Наскоро изследователски екип от Департамента за космически и астронавтически лазерни технологии и системи, Шанхайския институт по оптика и прецизни машини (SIPM), Китайската академия на науките (CAS) и Центъра за лазерни иновации Wang Zhijiang (WZLIC), постигна напредък в прогнозиране на качеството на лъча за високомощни оптични лазери, легирани с тулий, и подобряване на качеството на свързване чрез синтез. Резултатите от свързаните изследвания са обобщени като „Предсказане на качеството на лъча за система с оптични влакна, легирана с Tm, на базата на метод за разпространение на лъч с крайна разлика“ и „Влияние на пиедесталния оптичен лазер“. „Влияние на снаждането на пиедестални влакна върху производителността на лазера с легирани влакна с Tm“ бяха публикувани съответно в Physica Scripta и IEEE Photonics Journal.
Високомощните легирани с тулий влакнести лазери (TDFL) с дължини на вълните в диапазона от 1900 ~ 2100 nm имат широки перспективи за приложение в областите на биомедицината, обработката на пластмаси, LIDAR, диагностиката на абсорбционната спектроскопия и средните инфрачервени източници на лазерно изпомпване. При висока мощност термичното отлагане поради квантова загуба причинява по-сериозни термично индуцирани промени в индекса на пречупване вътре в активното влакно, като по този начин влияе върху качеството на изходния лъч. Как да се балансират многото конструктивни параметри на лазери с влакна с висока мощност, легирани с тулий, да се предвиди и подобри изходната производителност на лазера и да се постигне високо качество на лъча е спешен проблем.
В тази работа, за активни влакна със сложни показатели на пречупване и различни радиуси на огъване, изследователите симулираха транспортирането на лъча вътре в лазер с дадени параметри чрез метода за транспортиране на лъч с крайна разлика (FD-BPM) и дадоха качеството на изходния лъч на лазер въз основа на прогнозирането на профила на крайното изходно петно. Сравнението на резултатите от числените изчисления на качеството на лъча за различни лазерни мощности с типични резултати от експериментални изследвания разкрива, че отклонението на прогнозираните резултати от експерименталните резултати е по-малко от 10%, като по този начин се проверява точността на установения модел за прогнозиране на качеството на лъча.
Междувременно, чрез числена симулация и експериментално изследване, изследователите анализираха задълбочено влиянието на качеството на снаждане с фузионен синтез на легирани с тулий влакна на базата на изходната производителност на лазера и осъзнаха високопроизводителния и стабилен изход на 1940 nm тулиево- лазер с легирани влакна с мощност от 202 W чрез симулация на параметъра на снаждане чрез синтез и оптимизиране на процеса на снаждане на синтез: ефективността на оптичното към оптично преобразуване е увеличена от 39,6% на 48,4%, а качеството на лъча е увеличено от M2x =10.55, M2y=11.89 до M2x=2.17, M2y=2.26. Това проучване предоставя теоретични насоки за проектиране на високомощни TDFL с високо качество на лъча.
