Recentment, un equip d'investigació del Departament de Tecnologia i Sistemes Làser Espacials i Astronàutics, l'Institut d'Òptica i Maquinària de Precisió de Xangai (SIPM), l'Acadèmia Xinesa de Ciències (CAS) i el Centre d'Innovació Làser Wang Zhijiang (WZLIC), ha avançat en predicció de la qualitat del feix per a làsers de fibra dopats amb tuli d'alta potència i millora de la qualitat d'unió de fusió. Els resultats de la investigació relacionats es resumeixen com a "Predicció de la qualitat del feix per al sistema de fibra dopada amb Tm basat en el mètode de propagació del feix de diferències finites" i "Influència del làser de fibra de pedestal". "Influència de l'empalmament de fibra de pedestal en el rendiment del làser de fibra dopat amb Tm" es va publicar a Physica Scripta i IEEE Photonics Journal, respectivament.
Els làsers de fibra dopada amb tuli (TDFL) d'alta potència amb longituds d'ona en el rang de 1900 ~ 2100 nm tenen àmplies perspectives d'aplicació en els camps de la biomedicina, processament de plàstics, LIDAR, diagnòstic d'espectroscòpia d'absorció i fonts de bombeig làser d'infraroig mitjà. A alta potència, la deposició tèrmica a causa de la pèrdua quàntica provoca canvis més greus de l'índex de refracció induïts tèrmicament dins de la fibra activa, afectant així la qualitat del feix de sortida. Com equilibrar els molts paràmetres de disseny dels làsers de fibra dopats amb tuli d'alta potència, predir i millorar el rendiment de sortida del làser i aconseguir una alta qualitat del feix és un problema urgent.
En aquest treball, per a fibres actives amb índexs de refracció complexos i diferents radis de flexió, els investigadors van simular el transport del feix dins d'un làser amb paràmetres determinats mitjançant el mètode de transport de feix de diferència finita (FD-BPM) i van donar la qualitat del feix de sortida del làser basat en la predicció del perfil del punt final de sortida. La comparació dels resultats del càlcul numèric de la qualitat del feix per a diferents potències làser amb els resultats de l'estudi experimental típic revela que la desviació dels resultats previstos dels resultats experimentals és inferior al 10%, verificant així la precisió del model de predicció de la qualitat del feix establert.
Mentrestant, mitjançant la simulació numèrica i l'exploració experimental, els investigadors van analitzar profundament la influència de la qualitat de l'empalmament de fusió de la fibra dopada amb tuli basant-se en el rendiment de sortida del làser, i es van adonar de la sortida estable i d'alt rendiment de la fibra de tuli de 1940 nm. làser de fibra dopada amb una potència de 202 W mitjançant la simulació del paràmetre d'empalmament de fusió i l'optimització del procés d'empalmament de fusió: l'eficiència de conversió òptica a òptica es va augmentar del 39,6% al 48,4% i la qualitat del feix es va augmentar de M2x =10,55, M2y=11,89 a M2x{=2,17, M2y{=2,26. Aquest estudi proporciona orientació teòrica per al disseny de TDFL d'alta potència i qualitat de feix elevat.
