PG 光纖激光器技術的基本構件是光纖。光纖是由高度透明玻璃制成的長圓柱件。標準光纖芯徑從幾微米到幾百微米，長度從幾米到幾千米。光纖長度與直徑的巨大比值造就了眾多獨特的光纖特性。玻璃纖維是光波導管，光線能夠在其中幾乎無損失地包含和傳播光線，損失可忽略不計。當滿足總體內(nèi)部全內(nèi)反射條件時，光在光纖內(nèi)部傳播，經(jīng)過穿透光纖壁的輻射損失可忽略不計。光纖分為無源和有源兩種。無源光纖傳輸光線，而有源光纖通過在光纖芯內(nèi)嵌入摻雜稀土金屬離子的情況下將傳播的光與泵浦激光混合實現(xiàn)放大。
泵浦二極管 IPG 一流的二極管泵浦技術利用了自身極為豐富的電信行業(yè)經(jīng)驗和技術投資。我們的單芯結二極管使用在電信領域已經(jīng)證明的技術和工藝制造，各晶圓符合嚴格的電信行業(yè)標準，這將 IPG 的產(chǎn)品與使用短壽命二極管巴條和堆棧技術的其他工業(yè)泵產(chǎn)品區(qū)分開來。因此，IPG 單芯結二極管能提供更高的泵浦亮度，并且電光轉換效率高達巴條堆棧泵浦的兩倍。單芯結泵浦能夠利用簡單的水甚至強制風冷，相反，巴條堆棧需要使用高成本、低可靠性和使用高雅去離子水的高度復雜的微通道冷卻器。 01 光纖的獨特特性使其成為理想的有源增益介質和激光諧振腔材料。光纖靈活且易于處理。光纖的表面積體積比很大，便于散熱，并且有助于避免熱透鏡效應。不同類型、成分和芯徑的光纖可以拼接，組成復雜的光學系統(tǒng)，將泵浦源、光學放大和光束傳輸光纖結合，無需再利用自由空間光學技術，并由此避免了該技術存在的污染、損壞和/或對準問題等固有風險。光纖是非常靈活的介質，可用于各種設計選項和功能。特種光纖類型包括單模和多模光纖、光子晶體光纖和由光學特性在軸向和徑向尺寸不同的多種材料組成的光纖。對 IPG 而言，尤其重要的是用于包層泵浦的光纖。這些光纖包含單模纖芯，用作有源增益介質，被較大直徑的光波導管包覆，用于傳播多模二極管泵浦光。 02 半導體二極管高效地將電泵浦能量轉換為近紅外光。單芯結二極管的功率有限（每個設備數(shù)瓦），亮度也有限。利用多種技術將多個二極管組合形成單一光束，由此提高功率，使組合輸出功率從幾十到幾千瓦，但是二極管的亮度卻難以實現(xiàn)相似的提升?，F(xiàn)有的能將二極管調整到更高亮度的光束組合技術很復雜、昂貴并且損耗大，產(chǎn)生的光束質量也很有問題。IPG 光纖激光器是最高效的功率組合器和亮度轉換器，能夠產(chǎn)生完美的光束，以最低成本提供高達數(shù)千瓦的功率。 包層泵浦技術 在 IPG 獨特的專利設計中，大面積單芯結二極管的多模輸出被收集到纖芯直徑僅有 100 微米的光纖內(nèi)。利用 Valentin Gapontsev 博士和 Igor Samartsev 博士開發(fā)的側面泵浦技術，多個泵浦二極管發(fā)出的光被高效地耦合進入有源增益光纖的包層。泵浦光在包層內(nèi)進行多次反射，同時不斷穿過單模纖芯，在纖芯中泵浦被稀土離子吸收和再次發(fā)射。這種簡潔的機制以極高的效率將多模二極管光轉換為單模光纖激光器光。 單發(fā)射泵優(yōu)勢 IPG 的單芯結二極管壽命超過 100,000 小時，比巴條方案的實測壽命長很多。與傳統(tǒng)方案不同，頻繁開關調制 IPG 二極管并不會影響預期壽命。IPG 泵浦遵循電信標準密封，因此不受最具侵蝕性的工業(yè)環(huán)境影響，包括潮濕、粉塵和振動。IPG 單芯結泵浦具有超高的可靠性，這在我們的實驗室中得到證明 ，在現(xiàn)場實踐中得到證實。 分布式單發(fā)射泵浦結構的優(yōu)勢 分布式單發(fā)射泵浦 IPG 使用分布式單芯結泵浦結構，沒有巴條泵浦的缺點。單芯結泵浦組成各個獨立元件的集合。與巴條泵浦相反，任何單芯結泵浦故障不會影響其他泵浦的性能與可靠性。分布式泵浦的優(yōu)點包括可擴展性、模塊化設計和靈活性、簡單的熱量管理、幾乎不受限的泵浦冗余性以及方便的二極管更換。分布式泵浦無需光學對準，因此是唯一真正無需維護的泵浦解決方案 - 只有光纖激光器才能實現(xiàn)這種便利。 巴條泵浦 激光二極管巴條，也被稱為整體激光二極管陣列，將多個發(fā)射器在大面積芯片上組合。一根二極管巴條上的發(fā)射器數(shù)量從 10 個到 100 個不等。巴條結構迫使所有發(fā)射器共享一個電源和熱量管理系統(tǒng)。熱電間的相互影響嚴重限制二極管巴條的使用壽命，并對其性能產(chǎn)生嚴重約束。巴條或堆棧的壽命通常受最弱的發(fā)射器或不可靠的微通道水冷系統(tǒng)限制?；诎蜅l的泵浦方案的不足正是驅動光纖激光器技術快速超越碟片或條形固態(tài)激光器的主要因素。
