Са једномодним оптичким ласерима који достижу 10КВ и мултимодним ласерима са влакнима који достижу 50КВ, фибер ласери излазе из индустријског поља и улазе у војну примену, постајући кандидат за ласерско оружје високе енергије распоређено на бојном пољу.
У раним данима ласерске технологије, најбољи начин да се добије ласерски излаз велике снаге био је извлачење енергије из великих количина ласерског материјала. Још увек постоје неке апликације које користе овај приступ, као што је Натионал Игнитион Фацилити (НИФ) у Националној лабораторији Лаке Трент, који користи велика стаклена појачала за појачавање импулса до 1,8 М. Али за многе индустријске примене, влакна допирана итербијумом су постала идеалан избор за ласерске медије велике снаге.
Фибер ласери су прешли дуг пут у смислу снаге откако је Елилас Снитзер изумео први ласер са влакнима 1963. У јуну 2009. ИПГ Пхотоницс је објавио континуални таласни једномодни ласер са влакнима са излазном снагом од 10КВ на сајму ласера у Минхену и Конференција о ласерским и полупроводничким ласерима у чврстом стању коју је организовало Друштво професионалаца за усмерену енергију (ДЕПС). Би Схинер, потпредседник за индустријска тржишта у компанији ИПГ Пхотоницс, рекао је да је ИПГ произвео вишемодне ласере са влакнима са излазном снагом до 50 кВ, а Раитхеон је тестирао њихову потенцијалну примену као ласерско оружје. Међутим, главна делатност ИПГ-а је и даље за апликације индустријске обраде материјала, од сечења силицијумских плочица за соларне ћелије до роботског заваривања металних плоча.
Зашто одабрати влакна?
Слично другим ласерима са диодном пумпом, ласери са влакнима у суштини претварају ласере ниског квалитета у ласерске излазе високог квалитета, који се могу користити у многим областима као што су медицински третман, обрада материјала и ласерско оружје. У смислу постизања велике снаге, ласери са влакнима имају две важне предности: једна је процес од светлости пумпе до висококвалитетног излазног светла, који има високу ефикасност конверзије; други је добар капацитет дисипације топлоте.
Разлог зашто фибер ласери могу постићи високу ефикасност је углавном због пумпања диода, пажљивог одабира допинг медија за појачање и оптимизованог дизајна влакана. Оптичко влакно које се користи у ласерима са влакнима велике снаге садржи унутрашње језгро допирано средством за појачавање и спољашње језгро које ограничава светлост пумпе. Светло пумпе може да уђе у спољашње језгро кроз крајњу страну влакна, или да буде спојено са спољним језгром дуж бочне стране влакна у правцу који је скоро паралелан са осом влакна (види слику 1). Последњи метод се назива „бочно пумпање“, али то не значи да светлост пумпе улази у ласерску шупљину бочно као масовни ласер. Једном када се светло пумпе унесе у спољашње језгро, оно ће више пута пролазити кроз унутрашње језгро дуж влакна да би се постигло ефикасно пумпање. Након тога, стимулисано зрачење се спроводи дуж унутрашњег језгра и непрекидно акумулира енергију за производњу ласерске светлости високог интензитета.
Већина ласера са влакнима има допанте, што је зато што селективно огледало може да добије мали квантни губитак (енергетска разлика између фотона пумпе и излазног фотона). Када користите светло пумпе од 975 нм за производњу 1035 нм излазне светлости, вредност квантног губитка је само 6%. Поређења ради, квантни губитак ласера допираног неодимијумом који се пумпа на 808 нм и излази на 1064 нм је чак 20%. Мањи квантни губици омогућавају да ефикасност оптичко-оптичке пумпе ласера допираних влакнима премаши 60%, што, у комбинацији са 50% ефикасности електро-оптичке конверзије диоде пумпе, значи да укупна ефикасност конверзије ласера са влакнима може достићи 30%. %.
Структура влакана има велику површину по јединици запремине, што помаже ласеру са влакнима да расипа топлоту, али чак и са воденим хлађењем, дисипација топлоте ће ограничити његове перформансе. Пре пет година, истраживачи су се надали да ће произвести веће снаге повећањем нивоа допинга и величине унутрашњег језгра, али Јохан Нилссон са Универзитета у Саутемптону је рекао да је при високим просечним снагама, јер је заосталу топлоту тешко уклонити из влакна, " ограничење топлотног ефекта се вратило."
