Nedávno výskumný tím z Katedry kozmickej a astronautických laserových technológií a systémov, Šanghajského inštitútu optiky a presných strojov (SIPM), Čínskej akadémie vied (CAS) a Wang Zhijiang Laser Innovation Center (WZLIC) dosiahol pokrok v predikcia kvality lúča pre vysokovýkonné vláknité lasery dopované thúliom a zlepšenie kvality fúzneho spájania. Súvisiace výsledky výskumu sú zhrnuté ako "Predpoveď kvality lúča pre Tm-dopovaný vláknový systém založený na metóde šírenia lúča konečnej diferencie" a "Vplyv podstavcového vláknového lasera". "Vplyv spojenia podstavcových vlákien na výkon vláknového lasera dopovaného Tm" boli publikované v Physica Scripta a IEEE Photonics Journal.
Vysokovýkonné vláknité lasery dopované thúliom (TDFL) s vlnovými dĺžkami v rozsahu 1900~2100 nm majú široké uplatnenie v oblasti biomedicíny, spracovania plastov, LIDAR, diagnostiky absorpčnej spektroskopie a zdrojov stredno-infračerveného laserového čerpania. Pri vysokom výkone tepelná depozícia v dôsledku kvantovej straty spôsobuje vážnejšie zmeny indexu lomu vyvolané teplom vo vnútri aktívneho vlákna, čím ovplyvňuje kvalitu výstupného lúča. Ako vyvážiť mnohé konštrukčné parametre vysokovýkonných vláknových laserov dopovaných thúliom, predpovedať a zlepšiť výkon lasera a dosiahnuť vysokú kvalitu lúča je naliehavým problémom.
V tejto práci výskumníci pre aktívne vlákna s komplexnými indexmi lomu a rôznymi polomermi ohybu simulovali transport lúča vo vnútri lasera s danými parametrami metódou konečnej diferenciácie lúča (FD-BPM) a poskytli kvalitu výstupného lúča laser na základe predikcie profilu konečného výstupného bodu. Porovnanie výsledkov numerických výpočtov kvality lúča pre rôzne výkony lasera s výsledkami typických experimentálnych štúdií odhaľuje, že odchýlka predpovedaných výsledkov od výsledkov experimentu je menšia ako 10 %, čím sa overuje presnosť stanoveného modelu predikcie kvality lúča.
Medzitým, prostredníctvom numerickej simulácie a experimentálneho prieskumu, výskumníci hlboko analyzovali vplyv kvality fúzneho spoja vlákna dopovaného thúliom so základom na výstupný výkon lasera a uvedomili si vysoký výkon a stabilný výstup 1940 nm thuliového vlákna. dopovaný vláknový laser s výkonom 202 W prostredníctvom simulácie parametra fúzneho spájania a optimalizácie procesu fúzneho spájania: účinnosť konverzie z optiky na optiku sa zvýšila z 39,6 % na 48,4 % a kvalita lúča sa zvýšila z M2x =10,55, M2r=11,89 až M2x=2,17, M2r=2,26. Táto štúdia poskytuje teoretické usmernenia pre návrh vysokovýkonných TDFL s vysokou kvalitou lúča.
