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Analyse de l'histoire du développement des lasers à fibre, le soudage par refusion sous vide TORCH aide au développement de l'industrie des lasers à fibre !

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soudage par refusion sous vide au laser à fibre

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Depuis la sortie du premier laser à semi-conducteur GaAs au monde en 1962, l'histoire de ce laser remonte à plus de 50 ans. Aujourd'hui, les lasers à semi-conducteurs sont largement utilisés dans les communications par laser, le stockage sur disque optique, la détection laser et d'autres domaines.

Avec l'amélioration continue de la puissance de sortie des lasers à semi-conducteurs, son champ d'application s'élargit également. Parmi elles, le laser à solide pompé par des lasers à semi-conducteurs de haute puissance (DPSSL) est l'un de ses plus grands domaines d'application. Cette technologie combine les avantages des lasers à semi-conducteurs et des lasers à solide. Elle convertit non seulement la longueur d'onde du laser à semi-conducteur en longueur d'onde du laser à solide, mais améliore également la qualité du faisceau et la compression de la largeur de la raie spectrale, et réalise une sortie d'impulsion. Les lasers à semi-conducteurs sont de petite taille et légers. L'injection directe d'électrons a un rendement quantique élevé. Il est possible de faire correspondre différentes longueurs d'onde à la longueur d'onde d'absorption des matériaux des lasers à solide en ajustant la composition et en contrôlant la température, mais la qualité de son propre faisceau est médiocre. Les deux directions sont asymétriques et le modèle horizontal n'est pas idéal. La qualité du faisceau de sortie des lasers à solide est relativement élevée, avec une grande cohérence temporelle et spatiale, et la largeur de raie spectrale et l'angle de divergence du faisceau sont plusieurs ordres de grandeur plus petits que ceux des lasers à semi-conducteurs. Pour le DPSSL, il absorbe les photons de haute énergie à courte longueur d'onde et les convertit en photons de basse énergie à plus grande longueur d'onde, de sorte qu'une partie de l'énergie est toujours convertie en chaleur dans une transition non radiative. La manière dont cette partie de l'énergie thermique sera dissipée et éliminée du milieu laser massif est devenue une technologie clé pour les lasers à solide pompés par semi-conducteurs. C'est pourquoi les gens ont commencé à explorer les moyens d'augmenter la surface de dissipation de la chaleur.

One des méthodes consiste à donner au milieu laser une forme de fibre mince.

Le laser dit à fibre est un laser qui utilise la fibre comme milieu laser. En 1964, la génération précédente de lasers en verre dans le monde était un laser à fibre. Comme le cœur de la fibre optique est très mince, il est difficile pour une source de pompage générale (telle qu'une lampe à décharge) de se concentrer sur le cœur. Par conséquent, le laser à fibre n'a pas été bien développé au cours des vingt années suivantes. Avec le développement de la technologie de pompage par laser à semi-conducteur et la nécessité de développer vigoureusement les communications par fibre optique, en 1987, l'université de Southampton au Royaume-Uni et les Bell Labs aux États-Unis ont prouvé la faisabilité des amplificateurs à fibre dopée à l'erbium (EDFA). Il utilise une pompe optique à laser à semi-conducteur à fibre monomode dopée à l'erbium pour amplifier le signal optique. Cet EDFA est maintenant devenu un dispositif indispensable et important dans la communication par fibre optique. Comme le laser à semi-conducteur doit être pompé dans le coeur d'une fibre monomode (généralement d'un diamètre inférieur à 10 um), le laser à semi-conducteur doit également être monomode, ce qui rend difficile pour un EDFA monomode d'atteindre une puissance élevée, et la puissance supérieure signalée n'est que de plusieurs centaines de Milliwatts.

Afin d'augmenter la puissance, il a été proposé en 1988 que la pompe optique pénètre dans la gaine. La conception initiale était une gaine intérieure circulaire, mais en raison de la symétrie parfaite de la gaine intérieure circulaire, l'efficacité d'absorption de la pompe n'était pas élevée. Jusqu'à l'apparition de la gaine intérieure rectangulaire au début des années 1990, le rendement de conversion du laser a été porté à 50 %, et la puissance de sortie atteint 5 watts. En 1999, quatre lasers à semi-conducteurs de 45 watts ont été pompés des deux côtés pour obtenir une puissance de 110 watts en mode unique continu. Au cours des deux dernières années, avec le développement de la technologie de pompage des lasers à semi-conducteurs de haute puissance et de la technologie de fabrication de fibres à double revêtement, la puissance de sortie des lasers à fibres a progressivement augmenté. Actuellement, une seule fibre a été utilisée pour obtenir une puissance laser de 1 000 watts.

Récemment, avec la généralisation et le développement des systèmes de communication par fibres optiques, la recherche dans divers domaines tels que l'optoélectronique ultra-rapide, l'optique non linéaire et la détection optique a fait l'objet d'une attention croissante. Parmi eux, le laser à fibre avec la fibre comme matrice a fait des progrès significatifs en réduisant le seuil, la gamme de longueur d'onde d'oscillation, et la performance d'accord de longueur d'onde. Il s'agit d'une technologie émergente dans le domaine de la communication optique. Elle peut être utilisée dans les systèmes de communication existants pour rendre son support plus rapide. Son support pour des vitesses de transmission plus élevées est la base des futurs systèmes de multiplexage par répartition en longueur d'onde dense à haut débit et des futures communications optiques cohérentes. Actuellement, la technologie laser à fibre est l'une des technologies de recherche les plus en vogue.

Les lasers à fibre ont un impact énorme et positif sur l'industrie laser traditionnelle en raison de la qualité idéale de leur faisceau, de leur efficacité de conversion ultra-élevée, de leur absence totale de maintenance, de leur grande stabilité et de leur petite taille. Des études de marché plus récentes montrent que les fournisseurs de lasers à fibre se feront concurrence pour les parts de marché des lasers à solide et d'autres lasers dans plusieurs applications clés, et ces parts de marché augmenteront régulièrement au cours des prochaines années. D'ici 2010, les lasers à fibre occuperont au moins un quart des 2,8 milliards de dollars de parts de marché des lasers industriels. Le volume des ventes de lasers à fibre augmentera à un taux annuel de 35 %, passant de 140 millions de dollars en 2005 à 680 millions de dollars en 2010. Au cours de la même période, le marché des lasers industriels n'a progressé que de 9 % par an, pour atteindre 2,8 milliards de dollars US en 2010.