Recientemente, un equipo de investigación del Departamento de Tecnología y Sistemas Láser Espaciales y Astronáuticos, el Instituto de Óptica y Maquinaria de Precisión de Shanghái (SIPM), la Academia China de Ciencias (CAS) y el Centro de Innovación Láser Wang Zhijiang (WZLIC), ha logrado avances en la predicción de la calidad del haz para láseres de fibra dopados con tulio de alta potencia y en la mejora de la calidad de la unión por fusión. Los resultados de la investigación relacionada se resumen como "Predicción de la calidad del haz para el sistema de fibra dopada con Tm basada en el método de propagación del haz de diferencias finitas" e "Influencia del láser de fibra de pedestal". "Influencia del empalme de fibra de pedestal en el rendimiento del láser de fibra dopado con Tm" se publicaron en Physica Scripta e IEEE Photonics Journal, respectivamente.
Los láseres de fibra dopados con tulio de alta potencia (TDFL) con longitudes de onda en el rango de 1900~2100 nm tienen amplias perspectivas de aplicación en los campos de la biomedicina, el procesamiento de plásticos, el LIDAR, el diagnóstico por espectroscopia de absorción y las fuentes de bombeo láser de infrarrojo medio. A alta potencia, la deposición térmica debido a la pérdida cuántica provoca cambios más graves en el índice de refracción inducido térmicamente dentro de la fibra activa, lo que afecta la calidad del haz de salida. Cómo equilibrar los numerosos parámetros de diseño de los láseres de fibra dopados con tulio de alta potencia, predecir y mejorar el rendimiento de salida del láser y lograr una alta calidad del haz es un problema urgente.
En este trabajo, para fibras activas con índices de refracción complejos y diferentes radios de curvatura, los investigadores simularon el transporte del haz dentro de un láser con parámetros dados mediante el método de transporte del haz por diferencias finitas (FD-BPM), y dieron la calidad del haz de salida del láser basándose en la predicción del perfil del punto de salida final. La comparación de los resultados del cálculo numérico de la calidad del haz para diferentes potencias de láser con los resultados típicos del estudio experimental revela que la desviación de los resultados predichos con respecto a los resultados experimentales es inferior al 10%, verificando así la precisión del modelo de predicción de la calidad del haz establecido.
Mientras tanto, a través de simulación numérica y exploración experimental, los investigadores analizaron profundamente la influencia de la calidad del empalme de fusión de la fibra dopada con tulio con base en el rendimiento de salida del láser, y se dieron cuenta del alto rendimiento y salida estable del láser de fibra dopada con tulio de 1940 nm con una potencia de 202 W a través de la simulación del parámetro de empalme de fusión y la optimización del proceso de empalme de fusión: la eficiencia de conversión óptica a óptica aumentó del 39,6% al 48,4%, y la calidad del haz aumentó de M2x=10.55, M2y=11.89 a M2x=2.17, M2y=2.26. Este estudio proporciona una guía teórica para el diseño de TDFL de alta potencia y alta calidad de haz.
