Nyligen har ett forskarlag från avdelningen för rymd- och astronautisk laserteknologi och -system, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS) och Wang Zhijiang Laser Innovation Center (WZLIC), gjort framsteg inom strålkvalitetsförutsägelse för thuliumdopade fiberlasrar med hög effekt och kvalitetsförbättring av fusionsbindning. De relaterade forskningsresultaten sammanfattas som "Beam quality prediction for Tm-doped fiber system based on finite-difference beam propagation method" och "Influence of piedestal fiber laser". "Influence of piedestal fiber splice on Tm-doped fiber laser performance" publicerades i Physica Scripta respektive IEEE Photonics Journal.
Högeffekts thuliumdopade fiberlasrar (TDFL) med våglängder i intervallet 1900~2100 nm har breda tillämpningsmöjligheter inom områdena biomedicin, plastbearbetning, LIDAR, absorptionsspektroskopidiagnostik och medelinfraröda laserpumpningskällor. Vid hög effekt orsakar termisk avsättning på grund av kvantförlust mer allvarliga termiskt inducerade brytningsindexförändringar inuti den aktiva fibern, vilket påverkar kvaliteten på den utgående strålen. Hur man balanserar de många designparametrarna för thuliumdopade fiberlasrar med hög effekt, förutsäger och förbättrar laseruteffekten och uppnår hög strålkvalitet är ett akut problem.
I detta arbete, för aktiva fibrer med komplexa brytningsindex och olika böjningsradier, simulerade forskarna stråltransporten inuti en laser med givna parametrar med finita-difference beam transport method (FD-BPM), och gav utsignalens strålkvalitet för laser baserad på förutsägelsen av profilen för den slutliga utgångspunkten. Jämförelse av de numeriska beräkningsresultaten av strålkvalitet för olika lasereffekter med typiska experimentella studieresultat avslöjar att avvikelsen mellan de förutsagda resultaten från de experimentella resultaten är mindre än 10 %, vilket verifierar noggrannheten hos den etablerade strålkvalitetspredikteringsmodellen.
Under tiden, genom numerisk simulering och experimentell utforskning, analyserade forskarna på djupet inverkan av fusionsskarvkvaliteten hos thuliumdopad fiber med bas på laserns uteffekt, och insåg den högpresterande och stabila uteffekten av 1940 nm thulium- dopad fiberlaser med en effekt på 202 W genom simulering av fusionsskarvningsparametern och optimering av fusionsskarvningsprocessen: den optiska-till-optiska konverteringseffektiviteten ökades från 39,6 % till 48,4 %, och strålkvaliteten ökades från M2x =10.55, M2y=11.89 till M2x=2.17, M2y=2.26. Denna studie ger teoretisk vägledning för konstruktion av TDFL:er med hög effekt och hög strålkvalitet.
