Nedavno je istraživački tim iz Odjela za svemirsku i astronautičku lasersku tehnologiju i sustave, Šangajskog instituta za optiku i precizne strojeve (SIPM), Kineske akademije znanosti (CAS) i Laserskog inovacijskog centra Wang Zhijiang (WZLIC) postigao napredak u predviđanje kvalitete snopa za vlaknaste lasere velike snage dopirane tulijem i poboljšanje kvalitete spajanja fuzijom. Povezani rezultati istraživanja sažeti su kao "Predviđanje kvalitete snopa za vlaknasti sustav dopiran Tm-om na temelju metode širenja snopa s konačnom razlikom" i "Utjecaj lasera s vlaknima na postolju". "Utjecaj spajanja vlakana na postolju na performanse lasera s vlaknima dopiranim Tm" objavljeni su u Physica Scripta i IEEE Photonics Journal.
Snažni vlaknasti laseri dopirani tulijem (TDFL) s valnim duljinama u rasponu od 1900~2100 nm imaju široke izglede za primjenu u poljima biomedicine, prerade plastike, LIDAR-a, dijagnostike apsorpcijske spektroskopije i laserskih pumpnih izvora srednjeg infracrvenog zračenja. Pri velikoj snazi, toplinsko taloženje zbog kvantnog gubitka uzrokuje ozbiljnije toplinski inducirane promjene indeksa loma unutar aktivnog vlakna, čime utječe na kvalitetu izlazne zrake. Hitan je problem kako uravnotežiti mnoge parametre dizajna lasera s vlaknima dopiranim tulijem velike snage, predvidjeti i poboljšati izlazne performanse lasera i postići visoku kvalitetu snopa.
U ovom radu, za aktivna vlakna sa složenim indeksima loma i različitim radijusima savijanja, istraživači su simulirali prijenos zrake unutar lasera sa zadanim parametrima metodom konačne razlike prijenosa zrake (FD-BPM) i dali kvalitetu izlazne zrake od laser na temelju predviđanja profila konačne izlazne točke. Usporedba rezultata numeričkog proračuna kvalitete snopa za različite snage lasera s rezultatima tipičnih eksperimentalnih studija otkriva da je odstupanje predviđenih rezultata od eksperimentalnih rezultata manje od 10%, čime se potvrđuje točnost utvrđenog modela predviđanja kvalitete snopa.
U međuvremenu, kroz numeričku simulaciju i eksperimentalno istraživanje, istraživači su duboko analizirali utjecaj kvalitete fuzijskog spajanja vlakana dopiranog tulijem na temelju izlaznih performansi lasera i shvatili visoke performanse i stabilan izlaz 1940 nm tulij- laser s dopiranim vlaknima snage 202 W kroz simulaciju parametra spajanja fuzije i optimizaciju procesa spajanja fuzije: učinkovitost optičko-optičke konverzije povećana je s 39,6% na 48,4%, a kvaliteta snopa povećana je s M2x =10.55, M2y=11.89 do M2x=2.17, M2y=2.26. Ova studija daje teoretske smjernice za dizajn TDFL-ova visoke snage i kvalitetnog snopa.
