İterbiyum katkılı yüksek güçlü fiber lazer üretimi
Production of high power ytterbium doped fiber laser
Yazar: TUĞBA ÖZTAŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. EBRU DEVRİM ŞAM PARMAK
Bursa Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
İterbiyum katkılı fiber lazerler sahip oldukları; yüksek ışın kalitesi, düşük

üretim/bakım maliyeti, çevre şartlarından (sıcaklık, nem, pertürbasyon, vb.) minimum

etkilenme gibi özellikler sayesinde bilimden endüstriye, savunma sanayiinden sağlık

sektörüne kadar pek çok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bilimsel araştırmalar

ve medikal uygulamalar için düşük güçlü lazerler (mW) yeterli olsa da metal işleme

gibi endüstriyel alanlar ve savunma sanayisi için kW mertebesinde optik güce ihtiyaç

duyulmaktadır. Bu durum fiber lazerlerle elde edilebilecek güç baremlerinin her geçen

gün biraz daha artırılması talebini doğurmuştur.

Bu tezin konusu 1070 nm dalga boyunda ve sürekli modda ışıma yapan, 1 kW

çıkış gücüne sahip tamamen fiber tümleşik bir İterbiyum fiber lazer sisteminin

geliştirilmesidir. Bu fiber lazerin üretimi sırasında 915 nm dalga boyunda ışıma yapan

40 W çıkış gücüne sahip 36 adet pompalama diyotu çift taraflı pompalama yaklaşımı

ile kullanılmıştır. Aktif ortam olarak İterbiyum katkılı 20/400 μm aktif fiber

kullanılmıştır. Çalışma sonucunda sisteme gönderilen toplam pompalama gücü 1440

W ve geliştirilen fiber lazerin çıkış gücü 1010 W olarak ölçülmüş ve sistemin optik

verimi ≥%70 olarak kaydedilmiştir. Geliştirilen yüksek güçlü fiber lazer 1070 nm

dalga boyunda ışıma yapmaktadır. Sistemin çıkış gücü, pompalama ışığını sisteme

iletmek için kullanılan fiber birleştiricinin (combiner) taşıyabileceği güç ile sınırlıdır.

Daha yüksek güçleri taşıyabilen fiber birleştiriciler geliştirildiğinde, aynı yaklaşım

kullanılarak (herhangi bir termal ya da optik problem gözlenmeksizin) çok daha

yüksek güçlere ulaşabileceğine inanılmaktadır.

Abstract:
Fiber laser has a wide application range, such as medical applications, industry,

defense and scientific purposes, thanks to their good beam quality, low production and

maintenance cost. Furthermore, fiber lasers are not affected by environmental

conditions like temperature, humidity, perturbation and so on. Although lower power

levels (mW) are enough for medical and scientific purposes, defense and industrial

applications require kW range optical power. This situation has led to increasing

demand increasing the power scale that can be achieved with fiber lasers day by day.

The aim of this study is to produce an all-fiber, continuous wave, 1 kW

Ytterbium doped fiber laser. 36 pieces pump diodes, which have 915nm wavelength

and 40 W output power, were used during the production process. Ytterbium doped

20/400m active fiber was used as active medium. The total pump power and output

power of the fiber laser was measured as 1440 W and 1010 W, respectively. The slope

efficiency of the system is about %70 and the wavelength is 1070 nm. The output

power of the system is limited by the handling capacity of the pump combiner. It is

believed that when higher power level combiners will be available, the higher power

fiber lasers can be produced without neither thermal nor optical problems.