For nylig har et forskerhold fra Department of Space and Astronautical Laser Technology and Systems, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery (SIPM), Chinese Academy of Sciences (CAS) og Wang Zhijiang Laser Innovation Center (WZLIC) gjort fremskridt i strålekvalitetsforudsigelse for højeffekt thulium-doterede fiberlasere og forbedring af fusionsbindingskvalitet. De relaterede forskningsresultater er opsummeret som "Beam quality prediction for Tm-doped fiber system based on finite-difference beam propagation method" og "Influence of piedestal fiber laser". "Influence of piedestal fiber splice on Tm-doped fiber laser performance" blev offentliggjort i henholdsvis Physica Scripta og IEEE Photonics Journal.
Højeffekt thulium-doterede fiberlasere (TDFL'er) med bølgelængder i området 1900~2100 nm har brede anvendelsesmuligheder inden for biomedicin, plastbehandling, LIDAR, absorptionsspektroskopidiagnostik og mid-infrarøde laserpumpekilder. Ved høj effekt forårsager termisk aflejring på grund af kvantetab mere alvorlige termisk inducerede brydningsindeksændringer inde i den aktive fiber, hvilket påvirker kvaliteten af udgangsstrålen. Hvordan man balancerer de mange designparametre for højeffekt thulium-doterede fiberlasere, forudsiger og forbedrer laseroutputydelsen og opnår høj strålekvalitet er et presserende problem.
I dette arbejde, for aktive fibre med komplekse brydningsindekser og forskellige bøjningsradier, simulerede forskerne stråletransporten inde i en laser med givne parametre ved hjælp af finite-difference stråletransportmetoden (FD-BPM), og gav udgangsstrålekvaliteten af laser baseret på forudsigelsen af profilen af det endelige outputplet. Sammenligning af de numeriske beregningsresultater af strålekvalitet for forskellige lasereffekter med typiske eksperimentelle undersøgelsesresultater afslører, at afvigelsen af de forudsagte resultater fra de eksperimentelle resultater er mindre end 10 %, hvilket verificerer nøjagtigheden af den etablerede strålekvalitetsforudsigelsesmodel.
I mellemtiden har forskerne gennem numerisk simulering og eksperimentel udforskning dybt analyseret indflydelsen af fusionssplejsningskvaliteten af thulium-doteret fiber med udgangspunkt i laserens output-ydeevne og realiseret den højtydende og stabile output af 1940 nm thulium- doteret fiberlaser med en effekt på 202 W gennem simulering af fusionssplejsningsparameteren og optimering af fusionssplejsningsprocessen: den optisk-til-optiske konverteringseffektivitet blev øget fra 39,6 % til 48,4 %, og strålekvaliteten blev øget fra M2x =10.55, M2y=11.89 til M2x=2.17, M2y=2.26. Denne undersøgelse giver teoretisk vejledning til design af højeffekt, højstrålekvalitets TDFL'er.
