Son zamanlarda, Şanghay Optik ve Hassas Makineler Enstitüsü (SIPM), Çin Bilimler Akademisi (CAS) ve Wang Zhijiang Lazer Yenilik Merkezi (WZLIC) Uzay ve Astronot Lazer Teknolojisi ve Sistemleri Bölümü'nden bir araştırma ekibi, yüksek güçlü tülyum katkılı fiber lazerler için ışın kalitesi tahmini ve füzyon bağlama kalitesinin artırılması konusunda ilerleme kaydetti. İlgili araştırma sonuçları "Sonlu fark ışın yayılım yöntemine dayalı Tm katkılı fiber sistem için ışın kalitesi tahmini" ve "Kaideli fiber lazerin etkisi" olarak özetlenmiştir. "Kaideli fiber eklemenin Tm katkılı fiber lazer performansına etkisi" sırasıyla Physica Scripta ve IEEE Photonics Journal'da yayınlanmıştır.
1900~2100 nm aralığındaki dalga boylarına sahip yüksek güçlü tulyum katkılı fiber lazerler (TDFL'ler), biyomedikal, plastik işleme, LIDAR, emilim spektroskopisi tanılama ve orta kızılötesi lazer pompalama kaynakları alanlarında geniş uygulama beklentilerine sahiptir. Yüksek güçte, kuantum kaybından kaynaklanan termal birikim, aktif fiberin içinde daha ciddi termal olarak indüklenen kırılma indisi değişikliklerine neden olur ve böylece çıkış ışınının kalitesini etkiler. Yüksek güçlü tulyum katkılı fiber lazerlerin birçok tasarım parametresini nasıl dengeleyeceğimiz, lazer çıkış performansını nasıl tahmin edip iyileştireceğimiz ve yüksek ışın kalitesine nasıl ulaşacağımız acil bir sorundur.
Bu çalışmada, karmaşık kırılma indislerine ve farklı bükülme yarıçaplarına sahip aktif lifler için araştırmacılar, sonlu fark ışın taşıma yöntemi (FD-BPM) ile verilen parametrelere sahip bir lazerin içindeki ışın taşımasını simüle ettiler ve son çıkış noktasının profilinin tahminine dayalı olarak lazerin çıkış ışın kalitesini verdiler. Farklı lazer güçleri için ışın kalitesinin sayısal hesaplama sonuçlarının tipik deneysel çalışma sonuçlarıyla karşılaştırılması, tahmin edilen sonuçların deneysel sonuçlardan sapmasının %10'dan az olduğunu ortaya koyarak, kurulan ışın kalitesi tahmin modelinin doğruluğunu doğruladı.
Bu arada, sayısal simülasyon ve deneysel keşif yoluyla araştırmacılar, tülyum katkılı fiberin füzyon ekleme kalitesinin lazerin çıkış performansına olan etkisini derinlemesine analiz ettiler ve füzyon ekleme parametresinin simülasyonu ve füzyon ekleme işleminin optimizasyonu yoluyla 202 W gücünde 1940 nm tülyum katkılı fiber lazerin yüksek performanslı ve kararlı çıkışını gerçekleştirdiler: optik-optik dönüşüm verimliliği %39,6'dan %48,4'e çıkarıldı ve ışın kalitesi M2x=10.55, M2y=11.89'dan M2x=2.17, M2y=2.26'ya çıkarıldı. Bu çalışma, yüksek güçlü, yüksek ışın kaliteli TDFL'lerin tasarımı için teorik rehberlik sağlar.
