НЕПРЕРЫВНЫЙ ИТТЕРБИЕВЫЙ ОДНОМОДОВЫЙ ЛАЗЕР С МОЩНОСТЬЮ ИЗЛУЧЕНИЯ 1500 ВТ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ВКВО-2021- ЛАЗЕРЫ

DOI 10.24412/2308-6920-2021-6-145

НЕПРЕРЫВНЫЙ ИТТЕРБИЕВЫЙ ОДНОМОДОВЫЙ ЛАЗЕР С МОЩНОСТЬЮ ИЗЛУЧЕНИЯ 1500 ВТ

1* 12 12 12 12 Колегов А.А. , Абакшин А.А. ' , Чумаченко А.В. ' , Горбачев А.В. ' , Фролов Д.А. ' ,

Козляков М.С.1,2

1ООО «Нордлэйз», г. Санкт-Петербург 2Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, г. Санкт-Петербург

E-mail: [email protected]

В настоящее время одномодовые волоконные лазеры мощностью более 1 кВт стали очень востребованными во многих отраслях промышленности (металлообработка, аддитивные технологии, объединение излучения и др.). Во многом это стало возможным благодаря их преимуществам: компактность, высокий КПД и др. Одномодовые волоконные лазеры с качеством пучка М2 < 1.3 мощностью более 500 Вт попадают под санкции и ввести их в Россию не представляется возможным, а производства таких лазеров в России нет. Поэтому разработка и производство отечественного одномодового волоконного лазера мощностью 1.5 кВт и более является актуальной задачей.

Настоящая работа посвящена разработке и созданию одномодового оптоволоконного лазера с высоким качеством излучения и мощностью 1500 Вт, который может использоваться как самостоятельно, так и в составе различных лазерных комплексов и систем.

Как известно, с наращиванием выходной мощности излучения в волокне могут проявляться нелинейные эффекты, пороги возникновения которых зависят от длины волокна и диаметра сердцевины [1]. Лучшее сочетание диаметра сердцевины волокна и его числовой апертуры, обеспечивающее параметр М2 < 1.3 (можно считать близким к дифракционному), и выходную мощность 2-3 кВт [2-4] - 20 мкм с числовой апертурой NA=0,06.

Схема лазера представлена на рисунке 1, проста и не отличается от известных в мире [2-4].

■ил).......нк кв(;

II я кячкя

ла)грниг шлучсше овн

Ж6--гЖ

Обьгдннитгль няклчкн I Объединитель нпь

MfJO.ll!

накачки

Рис. 1. Схема лазера

Специально подобранные компоненты с минимальными потерями обеспечивают высокую эффективность и надежность лазера. Накачка активного волокна осуществляется с двух сторон лазерными диодными модулями с длиной волны 915 нм. Вывод излучения обеспечивается оптическим разъемом типа QBH. В ходе работы была разработана высокоэффективная конструкция системы охлаждения, позволяющая снизить массо-габаритные характеристики лазера, по сравнению с аналогами, в свою очередь активное волокно укладывается в V-канавку с теплопроводящим материалом. Для предотвращения перегрева компонентов лазера был выполнен тепловой расчет, который хорошо согласуется с экспериментальными результатами.

Разработанная конструкция позволяет обеспечить мощность выходного излучения до 2 кВт добавлением модулей накачки с использованием той же компонентной базы. Применение специальных методик по фильтрации мод высшего порядка позволяет достичь мощности излучения до 5 кВт с М2 не хуже 1.3 [5, 6], что является предметом следующей разработки.

Литература

1. Dawson J. et al, Opt. Express. 16, 13240-13266 (2008)

2. Ikoma S. et al, Proc. SPIE 10083, 100830Y (2017)

3. Zhang F., ZhangX., Opto-Electronic Engineering, 44, 953-956 (2017)

4. Mashiko Y. et al, Proc. of SPIE. 9728, 972805, (2016)

5. Beier F. et al, OPTICS EXPRESS 25, 14892-14899, (2017)

6. Shima K. et al, Proc. of SPIE. 10512, 105120C, (2018)

№6 2021 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2021» [email protected] 145