Ces dernières années, le marché du laser à fibre industriel s'est développé rapidement et connaît une forte dynamique. La concurrence sur le marché des lasers à fibre de moyenne et faible puissance est féroce et est entrée dans la phase de concurrence par les prix. Le contrôle des coûts est devenu un moyen important pour les fabricants de lasers à fibre de participer à la concurrence sur le marché. La demande du marché pour les lasers à fibre de haute puissance est urgente et l'écart du marché est énorme, mais la suppression des effets non linéaires est difficile et les fabricants de lasers à fibre recherchent de nouvelles solutions.
Avec la maturité de la technologie de contrôle de température des lasers à fibre industriels pour sources de pompe, l'application des sources de pompe à bande de 976 nm dans les lasers à fibre industriels a été progressivement reconnue et acceptée par le marché. La fibre à gain laser à fibre a une efficacité d'absorption élevée pour la source de pompe à bande de 976 nm, ce qui peut réduire efficacement le coût de fabrication et la difficulté de la technologie de pompage des lasers à fibre industriels. De nombreux fabricants de lasers à fibre technologiquement avancés ont concentré leurs solutions techniques sur la solution de pompe à bande de 976 nm afin d'obtenir le plus rapidement possible de plus grands avantages sur le marché.
Avantages des applications
Les lasers à fibre industriels réalisent la conversion d'énergie de la lumière de pompe en lumière de signal grâce à une fibre à gain (fibre dopée à l'ytterbium). La fibre dopée à l'ytterbium présente deux pics d'absorption caractéristiques évidents dans les bandes de 915 nm et 976 nm. Le coefficient d'absorption dans la bande de 915 nm est relativement faible et le spectre d'absorption est large ; le coefficient d'absorption dans la bande de 976 nm est 2-3 fois celui de la bande de 915 nm (comme le montre la figure 1), mais le spectre d'absorption est relativement étroit.
L'énergie lumineuse de pompe fournie par le laser de pompe 915 nm/976 nm correspond aux caractéristiques de pic d'absorption de la fibre dopée à l'ytterbium. Dans le passé, de nombreux fabricants de lasers à fibre utilisaient la solution de pompage de bande de 915 nm, car le pic d'absorption plus large de la fibre dopée à l'ytterbium dans la bande de 915 nm pouvait compenser la dérive de longueur d'onde de pompe provoquée par la plage de contrôle de température plus large du laser à fibre. Cependant, le coefficient d'absorption plus faible de la source de pompe à bande de 915 nm entraîne un double obstacle en termes de coût et d'application technique, limitant la tendance au développement de lasers à fibre de haute puissance et à faible coût.
Pour les lasers à fibre pompés dans la bande 976 nm, la fibre à gain a un coefficient d'absorption plus élevé pour la lumière de pompage. Selon les retours pratiques de nombreux fabricants nationaux de lasers à fibre, l'efficacité optique du pompage de la bande 976 nm peut atteindre 85 %, tandis que l'efficacité optique du pompage de la bande 915 nm est de 75 % (comme le montre la figure 2). Sous la même injection de puissance de pompe, par rapport au pompage de bande de 915 nm, la puissance de sortie du laser à fibre sera 13 % plus élevée lors de l'utilisation du pompage de bande de 976 nm, et la longueur de fibre de gain requise par le pompage de bande de 976 nm est plus courte, ce qui réduit directement le coût du matériau. tout en réduisant efficacement les effets non linéaires, la perte d'efficacité optique et les difficultés de gestion thermique. Cependant, le pompage à 976 nm a des exigences plus élevées en matière de contrôle de la température du laser à fibre.
Avantage de coût
Avec le développement et la maturité de la technologie des entreprises nationales de laser à fibre, la part de marché des lasers nationaux a régulièrement augmenté, en particulier pour les lasers à fibre de moyenne et faible puissance, qui ont essentiellement réalisé une substitution nationale. Avec l’homogénéité croissante des produits laser à fibre de moyenne et faible puissance, la concurrence sur le marché est devenue de plus en plus féroce. Depuis le 2019, il est entré dans la phase de concurrence par les prix. Le coût des lasers à fibre est confronté à d’énormes défis de marché. Afin de réduire les coûts, de nombreux fabricants de lasers à fibre ont jeté leur dévolu sur les sources de pompe à 976 nm. L'efficacité de conversion optique-optique plus élevée de la source de pompe 976 nm peut réduire efficacement le coût de la source de pompe. En prenant comme exemple un laser à fibre de 1 500 W, la source de pompe de 976 nm a une efficacité électro-optique d'environ 10 % supérieure à celle de la source de pompe de 915 nm, ce qui permettra d'économiser directement 235 W de puissance de la source de pompe, ce qui permettra d'économiser considérablement le coût de fabrication des lasers à fibre. , et permet également d'économiser environ 11 % des coûts de consommation d'électricité pour les utilisateurs finaux de lasers à fibre, aidant ainsi les utilisateurs intermédiaires et en aval à établir des avantages concurrentiels sur le marché.
Dans le passé, les lasers à semi-conducteurs dans la bande de 915 nm étaient utilisés comme sources de pompage. Bénéficiant du spectre d’absorption plus large de la bande 915 nm, le laser était moins affecté par la température. Cependant, l’efficacité d’absorption de la fibre active à gain dans la bande de 915 nm était faible. Afin d'obtenir une puissance de sortie plus élevée du laser à fibre, il était techniquement nécessaire d'utiliser une puissance de pompe plus élevée de 915 nm et une fibre active plus longue. Cela mettrait les développeurs face à de nombreuses difficultés, telles que l'effet non linéaire de la fibre à gain, la perte d'efficacité optique, la difficulté accrue de gestion thermique et l'augmentation du coût unitaire en watts. Lorsque la puissance de sortie dépasse un certain niveau, la solution de pompage à 915 nm deviendra extrêmement compliquée et finira par échouer.
L’utilisation de la solution de pompage de bande 976 nm résoudra les difficultés ci-dessus de la solution de pompage de bande 915 nm. L'efficacité d'absorption de la fibre à gain dans la bande de 976 nm est 2-3 fois supérieure à celle de la bande de 915 nm. Une efficacité d'absorption plus élevée signifie que la fibre à gain requis est plus courte, ce qui entraîne une série d'avantages techniques tels qu'une réduction des effets non linéaires. Cela permet également d'économiser certains coûts matériels liés au gain de fibre. De plus, l'avantage de coût apporté par l'efficacité optique (l'efficacité optique de la source de pompage à bande 976 nm est environ 10 % supérieure à celle de la source de pompage à 915 nm) reflète en outre la rentabilité de la solution de pompage à 976 nm dans les lasers à fibre haute puissance. .
Lorsque la gestion thermique ne constitue plus un obstacle à la solution de pompage en bande 976 nm, le double avantage technologique et le coût de la technologie de pompage 976 nm se reflètent.
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