En los últimos años, el mercado del láser de fibra industrial se ha desarrollado rápidamente y tiene un fuerte impulso. La competencia en el mercado de láseres de fibra de potencia media y baja es feroz y ha entrado en la etapa de competencia de precios. El control de costos se ha convertido en un medio importante para que los fabricantes de láseres de fibra participen en la competencia del mercado. La demanda del mercado de láseres de fibra de alta potencia es urgente y la brecha en el mercado es enorme, pero la supresión de su efecto no lineal es difícil y los fabricantes de láseres de fibra están buscando nuevas soluciones.
Con la madurez de la tecnología de control de temperatura de los láseres de fibra industriales para fuentes de bombeo, el mercado ha reconocido y aceptado gradualmente la aplicación de fuentes de bombeo de banda de 976 nm en láseres de fibra industriales. La fibra de ganancia de láser de fibra tiene una alta eficiencia de absorción para la fuente de bombeo de banda de 976 nm, lo que puede reducir efectivamente el costo de fabricación y la dificultad de la tecnología de bombeo de los láseres de fibra industriales. Muchos fabricantes de láseres de fibra tecnológicamente avanzados han centrado sus soluciones técnicas en la solución de bomba de banda de 976 nm para obtener mayores ventajas en el mercado lo antes posible.
Ventajas de la aplicación
Los láseres de fibra industriales logran la conversión de energía de la luz de bombeo a la luz de señal a través de fibra de ganancia (fibra dopada con iterbio). La fibra dopada con iterbio tiene dos picos de absorción característicos obvios en las bandas de 915 nm y 976 nm. El coeficiente de absorción en la banda de 915 nm es relativamente bajo y el espectro de absorción es amplio; el coeficiente de absorción en la banda de 976 nm es 2-3 veces mayor que el de la banda de 915 nm (como se muestra en la Figura 1), pero el espectro de absorción es relativamente estrecho.
La energía luminosa de la bomba proporcionada por el láser de bomba de 915 nm/976 nm corresponde a las características máximas de absorción de la fibra dopada con iterbio. En el pasado, muchos fabricantes de láseres de fibra utilizaban la solución de bombeo de banda de 915 nm porque el pico de absorción más amplio de la fibra dopada con iterbio en la banda de 915 nm puede compensar la deriva de la longitud de onda de la bomba causada por el rango de control de temperatura más amplio del láser de fibra. Sin embargo, el menor coeficiente de absorción de la fuente de bombeo de banda de 915 nm plantea obstáculos dobles en el costo y la aplicación técnica, lo que limita la tendencia de desarrollo de láseres de fibra de alta potencia y bajo costo.
Para los láseres de fibra bombeados en la banda de 976 nm, la fibra de ganancia tiene un coeficiente de absorción más alto para la luz bombeada. Según comentarios prácticos de muchos fabricantes nacionales de láseres de fibra, la eficiencia óptica del bombeo de banda de 976 nm puede alcanzar el 85%, mientras que la eficiencia óptica del bombeo de banda de 915 nm es del 75% (como se muestra en la Figura 2). Con la misma inyección de potencia de bomba, en comparación con el bombeo de banda de 915 nm, la potencia de salida del láser de fibra será un 13% mayor cuando se utiliza el bombeo de banda de 976 nm, y la ganancia de longitud de fibra requerida por el bombeo de banda de 976 nm es más corta, lo que reduce directamente el costo del material. al tiempo que reduce eficazmente los efectos no lineales, la pérdida de eficiencia óptica y las dificultades de gestión térmica. Sin embargo, el bombeo de 976 nm tiene requisitos más altos para el control de temperatura del láser de fibra.
Ventaja de costos
Con el desarrollo y la madurez de la tecnología de las empresas nacionales de láseres de fibra, la participación de mercado de los láseres nacionales ha aumentado constantemente, especialmente para los láseres de fibra de potencia media y baja, que básicamente han logrado la sustitución nacional. Con la creciente homogeneidad de los productos láser de fibra de potencia media y baja, la competencia en el mercado se ha vuelto cada vez más feroz. Desde 2019, entró en la etapa de competencia de precios. El costo de los láseres de fibra enfrenta enormes desafíos de mercado. Para reducir costos, muchos fabricantes de láseres de fibra han puesto sus miras en fuentes de bombeo de 976 nm. La mayor eficiencia de conversión óptica a óptica de la fuente de bomba de 976 nm puede reducir efectivamente el costo de la fuente de bomba. Tomando como ejemplo un láser de fibra de 1500 W, la fuente de bombeo de 976 nm tiene una eficiencia electroóptica de aproximadamente un 10% más alta que la de la fuente de bombeo de 915 nm, lo que ahorrará directamente 235 W de energía de la fuente de bombeo, lo que ahorrará en gran medida el costo de fabricación de los láseres de fibra. , y también ahorra alrededor del 11% de los costos de consumo de electricidad para los usuarios finales de láseres de fibra, ayudando efectivamente a los usuarios intermedios y finales a establecer ventajas competitivas en el mercado.
En el pasado se utilizaban láseres semiconductores en la banda de 915 nm como fuentes de bombeo. Al beneficiarse del espectro de absorción más amplio de la banda de 915 nm, el láser se vio menos afectado por la temperatura. Sin embargo, la eficiencia de absorción de la fibra activa de ganancia en la banda de 915 nm fue baja. Para lograr una mayor potencia de salida del láser de fibra, técnicamente era necesario utilizar una potencia de bombeo mayor de 915 nm y una fibra activa más larga. Esto haría que los desarrolladores se enfrentaran a muchas dificultades, como el efecto no lineal de la ganancia de fibra, la pérdida de eficiencia óptica, la mayor dificultad de la gestión térmica y el aumento del coste unitario de potencia. Cuando la potencia de salida excede un cierto nivel, la solución de bombeo de 915 nm se volverá extremadamente complicada y eventualmente fallará.
El uso de la solución de bombeo de banda de 976 nm resolverá las dificultades anteriores de la solución de bombeo de banda de 915 nm. La eficiencia de absorción de la fibra ganancia en la banda de 976 nm es 2-3 veces mayor que la de la banda de 915 nm. Una mayor eficiencia de absorción significa que la fibra de ganancia requerida es más corta, lo que conlleva una serie de ventajas técnicas, como la reducción de los efectos no lineales. También ahorra algunos costos de material de ganancia de fibra. Además, la ventaja de costos aportada por la eficiencia óptica (la eficiencia óptica de la fuente de bombeo de banda de 976 nm es aproximadamente un 10% mayor que la de la fuente de bombeo de 915 nm) refleja aún más la rentabilidad de la solución de bombeo de 976 nm en láseres de fibra de alta potencia. .
Cuando la gestión térmica ya no es un obstáculo para la solución de bombeo de banda de 976 nm, se reflejan las ventajas duales de la tecnología y el costo de la tecnología de bombeo de 976 nm.
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