Thulium doped ဖိုက်ဘာလေဆာပါဝါ

မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း၊ thulium-doped ဖိုင်ဘာလေဆာများသည် ကျစ်လစ်သိပ်သည်းသောဖွဲ့စည်းပုံ၊ ကောင်းမွန်သောအလင်းတန်းအရည်အသွေးနှင့် မြင့်မားသော ကွမ်တမ်ထိရောက်မှုတို့ကဲ့သို့သော အားသာချက်များကြောင့် ပိုမိုအာရုံစိုက်လာကြသည်။ ၎င်းတို့တွင် ပါဝါမြင့်မားသော စဉ်ဆက်မပြတ် thulium-doped ဖိုက်ဘာလေဆာများသည် ဆေးဘက်ဆိုင်ရာ စောင့်ရှောက်မှု၊ စစ်ရေးလုံခြုံရေး၊ အာကာသဆက်သွယ်ရေး၊ လေထုညစ်ညမ်းမှုကို ထောက်လှမ်းခြင်းနှင့် ပစ္စည်းပြုပြင်ခြင်းစသည့် နယ်ပယ်များစွာတွင် အရေးကြီးသော အသုံးချပရိုဂရမ်များရှိသည်။ လွန်ခဲ့သည့် နှစ် 20 နီးပါးတွင်၊ စွမ်းအားမြင့် စဉ်ဆက်မပြတ် thulium-doped ဖိုက်ဘာလေဆာများသည် လျင်မြန်စွာ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာပြီး လက်ရှိ အမြင့်ဆုံးထွက်ရှိနိုင်သော ပါဝါသည် ကီလိုဝပ်အဆင့်သို့ ရောက်ရှိသွားပါသည်။ ထို့နောက်၊ oscillators နှင့် amplification systems ၏ရှုထောင့်များမှ thulium-doped ဖိုက်ဘာလေဆာများ၏ ပါဝါတိုးတက်မှုလမ်းကြောင်းနှင့် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုလမ်းကြောင်းများကို ကြည့်ကြပါစို့။

အစောပိုင်း thulium-doped ဖိုင်ဘာလေဆာများ၏ ပန့်ရင်းမြစ်သည် ယေဘုယျအားဖြင့် စွမ်းအားနိမ့် 1064 nm YAG လေဆာ သို့မဟုတ် 790 nm ဆိုးဆေးလေဆာကို အသုံးပြုသည်။ ပန့်ရင်းမြစ်၏ ပါဝါနည်းပါးမှုနှင့် ထိုအချိန်တွင် နောက်ပြန်ဖျော့ဖိုက်ဘာပြင်ဆင်မှုလုပ်ငန်းစဉ်၏ ကန့်သတ်ချက်များကြောင့်၊ thulium-doped ဖိုက်ဘာလေဆာများ၏ အထွက်စွမ်းအားသည် ဝပ်အဆင့်တွင်သာရှိသည်။ double-cladding pump နည်းပညာကို မိတ်ဆက်ပြီး စွမ်းအားမြင့် semiconductor လေဆာနည်းပညာ၏ ရင့်ကျက်မှုနှင့်အတူ၊ thulium-doped fiber lasers များ၏ output power သည်လည်း အဆက်မပြတ် တိုးလာပါသည်။

1998 ခုနှစ်တွင် Jackson et al. UK ရှိ Manchester တက္ကသိုလ်မှ 790 nm semiconductor လေဆာကို ပန့်ရင်းမြစ်အဖြစ် အသုံးပြုပြီး cladding pumping နည်းပညာကို အသုံးပြုကာ နေရာဒေသအလိုက် စဉ်ဆက်မပြတ် tunable thulium-doped fiber လေဆာကို တည်ဆောက်ရန်အတွက် အမြင့်ဆုံး output power 5.4 W. ရှိသော thulium- doped germanate ဖိုင်ဘာလေဆာကိုတီထွင်ခဲ့သည်။ စမ်းသပ်ကိရိယာအား ပုံ 1 တွင် ပြထားသည်။ single-end pumping mode အောက်တွင်၊ 64 W ၏ ဆက်တိုက်လေဆာအထွက်ကို 1900 nm တွင်ရရှိခဲ့သည်။ မြင့်မားသော output ပါဝါကိုရရှိရန်အတွက် သုတေသီများသည် double-end pumping ကိုအသုံးပြုပြီး 40 cm long gain fiber ကိုအသုံးပြုကာ နောက်ဆုံးတွင် 1900 nm ဆက်တိုက်လေဆာ output 104 W ကိုရရှိခဲ့သည်။

2009 ခုနှစ်တွင် Harbin Institute of Technology သည် all-fiber linear cavity တည်ဆောက်မှုဖြင့် thulium-doped ဖိုက်ဘာလေဆာကို တီထွင်ခဲ့သည်။ ၎င်းတွင် ပဲ့တင်ထပ်သော အပေါက်တစ်ခုအဖြစ် သုံလီယမ်-ဆေးဖိုက်ဘာအဆုံးမျက်နှာဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသော ရောင်ပြန်ဖိုက်ဘာ Bragg ဆန်ခါနှင့် Fresnel ရောင်ပြန်ဟပ်မှုတို့ ပါဝင်ပါသည်။ ၎င်းကို 793 nm LD ဖြင့်စုပ်သည်။ နောက်ဆုံးတွင် output power 39.4 W ကိုရရှိခဲ့သည်။ ထို့အပြင်၊ ၎င်းတို့သည် FBG နှင့် dichroic mirrors များကို high-reflection couplers အဖြစ် အသီးသီးအသုံးပြုသောအခါ ရရှိသော output power နှင့် spectral လက္ခဏာများကို နှိုင်းယှဉ်ကာ အမျှင်ဓာတ်အားလုံး၏ slope efficiency နည်းပါးပြီး threshold power ပိုများကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။ spatial တည်ဆောက်ပုံနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက၊ အမျှင်ဓာတ်အားလုံး၏ တည်ဆောက်ပုံသည် အစပိုင်းတွင် optical fiber ကိရိယာ၏ စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် splicing ၏ အရည်အသွေးတို့ဖြင့် ကန့်သတ်ထားပြီး ၎င်း၏ အားသာချက်များမှာ သိသာထင်ရှားခြင်းမရှိပေ။ ဖိုက်ဘာ ကိရိယာ ပြင်ဆင်မှု နည်းပညာ နှင့် ပေါင်းစည်းခြင်း အဆင့် စဉ်ဆက်မပြတ် တိုးတက်မှု နှင့်အတူ၊ ဖိုင်ဘာ အဆောက်အဦ အားလုံးသည် တဖြည်းဖြည်း ကြီးမားသော အားသာချက်များကို ပြသလာပါသည်။

ထိုနှစ်တွင်၊ spatial တည်ဆောက်မှုအပေါ် အခြေခံ၍ စွမ်းအားမြင့် thulium-doped ဖိုက်ဘာလေဆာသည် 793 nm LD ကိုအသုံးပြုပြီး core အချင်း 25 μm နှင့် 0.08 ရှိသော ဂဏန်းအပါချာ (NA) ကို ရရှိခဲ့ပါသည်။ single-mode လေဆာ output ကို 300 W. နောက်ပိုင်းတွင်၊ အလားတူဖွဲ့စည်းပုံနှင့်အတူ၊ core အချင်း 40 μm နှင့် 2040 nm multi-mode လေဆာ output ၏ 885 ကိုရရှိရန် core အချင်း 40 μm နှင့် 0.2 ကိုအသုံးပြုခဲ့သည်။ W သည် thulium-doped fiber oscillator တစ်ခုတည်းမှရရှိသော အမြင့်ဆုံး output power ဖြစ်သည်။

2014 ခုနှစ်တွင် Tsinghua University သည် ဖိုက်ဘာ Bragg ဆန်ခါနှင့် 3 m-long gain fiber ပါ၀င်သော ဖိုင်ဘာလိုင်းနားအပေါက်ဖွဲ့စည်းပုံပါရှိသော စွမ်းအားမြင့် thulium-doped ဖိုက်ဘာလေဆာကို တင်ပြခဲ့သည်။ အများဆုံးထွက်ရှိနိုင်သော 70W ရှိသော 790 nm LDs ခုနစ်လုံးကို ပန့်ရင်းမြစ်အဖြစ် အသုံးပြုခဲ့သည်။ နောက်ဆုံးတွင် output power 227 W ရရှိခဲ့သည်။ ထိုနှစ်တွင်ပင်၊ အမျိုးသားကာကွယ်ရေးနည်းပညာတက္ကသိုလ်သည် စွမ်းအင်မြင့် 1173 nm Raman ဖိုက်ဘာလေဆာ (RFL) ကို ပန့်ရင်းမြစ်အဖြစ် အသုံးပြု၍ ထိရောက်မှုမြင့်မားသော ကျဉ်းမြောင်းသော မျဉ်းဝဒ်သလူလီယမ်-ဒပ်ဖိုက်ဘာလေဆာကို အားလုံး-ဖိုင်ဘာဖြောင့်တန်းသော အပေါက်ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် တည်ဆောက်ရန်၊ နောက်ဆုံးတွင် 96 W. ပါဝါရရှိခဲ့သည်။ ၎င်းသည် 1200 nm အနီးရှိ ပန့်လှိုင်းအလျားနှင့် watts ရာနှင့်ချီသော အစီအစဥ်ဖြင့် အထွက်ပါဝါဖြင့် ပထမဆုံး အစီရင်ခံထားသော thulium-doped ဖိုက်ဘာလေဆာဖြစ်သည်။ thulium-doped ဖိုက်ဘာလေဆာများ၏ output power ကိုတိုးမြှင့်ရန်အတွက် အလွန်အလားအလာကောင်းသော pumping solution ကိုပေးစွမ်းပါသည်။

2015 ခုနှစ်တွင် Huazhong University of Science and Technology သည် ကိုယ်တိုင်ပြုလုပ်သော thulium-doped double-clad silica fiber ကိုအသုံးပြုပြီး all-fiber linear cavity တည်ဆောက်မှုဖြင့် thulium-doped fiber လေဆာကိုတည်ဆောက်ခဲ့သည်။ ၎င်းသည် စုပ်ထုတ်ရန်အတွက် စွမ်းအားမြင့် 793 nm LDs သုံးခုကို အသုံးပြုပြီး 121 W ၏ အထွက်ပါဝါကို ရရှိခဲ့သည်။ ၎င်းသည် 1915 nm ရှိသော လှိုင်းအလျားတွင် ရာနှင့်ချီသော watts ၏ အထွက်စွမ်းအားကို ရရှိရန် ပြည်တွင်းတွင် သာလီယမ်-ဒုတ်ဖိုက်ဘာကို ပထမဆုံးအကြိမ် အသုံးပြုခြင်းဖြစ်သည်။ ထို့အပြင်၊ အမြတ်ဖိုက်ဘာ၏ အတွင်းခံအချင်းကို တိုးမြှင့်ခြင်းသည် အပူကို စုပ်ယူနိုင်စေကာ ပိုမိုကောင်းမွန်သော အပူကို စုပ်ယူနိုင်စေကာ thulium-doped ဖိုက်ဘာလေဆာများ၏ ပါဝါတိုးတက်မှုအတွက် အကြံဉာဏ်များ ပေးစွမ်းနိုင်သည်ဟု စမ်းသပ်မှုများ တွေ့ရှိခဲ့သည်။