في الآونة الأخيرة، حقق فريق بحثي من قسم تكنولوجيا وأنظمة الليزر الفضائية والفضائية، ومعهد شنغهاي للبصريات والآلات الدقيقة (SIPM)، والأكاديمية الصينية للعلوم (CAS)، ومركز ابتكار الليزر وانغ تشيجيانغ (WZLIC)، تقدمًا في التنبؤ بجودة الشعاع لليزر الليفي عالي الطاقة المشوب بالثوليوم وتحسين جودة الترابط الاندماجي. تم تلخيص نتائج البحث ذات الصلة على أنها "التنبؤ بجودة الشعاع لنظام الألياف المشوب بالثيمول بناءً على طريقة انتشار الشعاع ذي الفرق المحدود" و"تأثير ليزر الألياف القائم على القاعدة". تم نشر "تأثير وصلة الألياف القائم على القاعدة على أداء ليزر الألياف المشوب بالثيمول" في Physica Scripta وIEEE Photonics Journal على التوالي.
تتمتع ليزرات الألياف عالية الطاقة المشبعة بالثوليوم (TDFLs) ذات الأطوال الموجية في نطاق 1900 ~ 2100 نانومتر بآفاق تطبيق واسعة في مجالات الطب الحيوي ومعالجة البلاستيك والليدار وتشخيصات التحليل الطيفي بالامتصاص ومصادر ضخ الليزر بالأشعة تحت الحمراء المتوسطة. عند الطاقة العالية، يتسبب الترسيب الحراري بسبب الخسارة الكمومية في حدوث تغييرات أكثر خطورة في مؤشر الانكسار المستحث حرارياً داخل الألياف النشطة، مما يؤثر على جودة شعاع الإخراج. إن كيفية موازنة العديد من معلمات التصميم لليزرات الألياف عالية الطاقة المشبعة بالثوليوم، والتنبؤ بأداء خرج الليزر وتحسينه، وتحقيق جودة شعاع عالية هي مشكلة ملحة.
في هذا العمل، بالنسبة للألياف النشطة ذات مؤشرات الانكسار المعقدة ونصف قطر الانحناء المختلفة، قام الباحثون بمحاكاة نقل الشعاع داخل الليزر بمعلمات معينة بواسطة طريقة نقل الشعاع ذي الفرق المحدود (FD-BPM)، وأعطوا جودة شعاع الإخراج لليزر بناءً على التنبؤ بملف بقعة الإخراج النهائية. تكشف مقارنة نتائج الحساب العددي لجودة الشعاع لقوى الليزر المختلفة مع نتائج الدراسة التجريبية النموذجية أن انحراف النتائج المتوقعة عن النتائج التجريبية أقل من 10٪، وبالتالي التحقق من دقة نموذج التنبؤ بجودة الشعاع المعمول به.
وفي الوقت نفسه، من خلال المحاكاة العددية والاستكشاف التجريبي، قام الباحثون بتحليل عميق لتأثير جودة الوصل الانصهاري للألياف الممزوجة بالثوليوم مع القاعدة على أداء خرج الليزر، وأدركوا الأداء العالي والخرج المستقر لليزر الليفي الممزوج بالثوليوم بطول موجة 1940 نانومتر بقوة 202 وات من خلال محاكاة معلمة الوصل الانصهاري وتحسين عملية الوصل الانصهاري: تمت زيادة كفاءة التحويل الضوئي إلى الضوئي من 39.6٪ إلى 48.4٪، وتم زيادة جودة الشعاع من M2x=10.55، M2y=11.89 إلى M2x=2.17، M2y=2.26. توفر هذه الدراسة إرشادات نظرية لتصميم TDFLs عالية الطاقة وعالية الجودة.
