Лазерный мир

Летов Д. А. *, Колегов А. А., к.т.н., Круликовский Д.А., Дорох А.В., Казимов Т.Р., Немочкин А.С., Иванов В.А. // Труды 10-й Всероссийской Диановской конференции по волоконной оптике (ВКВО-2025). Москва, 2025. С. 444-445. 

Разработана и изготовлена высокомощная лазерная система с выходной мощностью 30 кВт. Приведены особенности сложения лазерных блоков через волоконный объединитель с фильтрацией мод оболочки. Представлена схема одномодового базового блока мощностью 3 кВт.

За последнее время оптоволоконные лазеры стали востребованы во многих областях, таких как обработка материалов, нелинейная оптика, медицина, метрология и др. Благодаря компактности волоконных лазеров, надежности и высокой выход-ной мощности они стали заменять твердотельные и СО2 лазеры. В 2024 году в Китае были впервые созданы волоконные лазерные системы мощностью 200 кВт. Не смотря на столь внушительные результаты, разработка высокомощных лазерных систем в РФ является одним из приоритетных направлений. Наиболее востребованы в промышленности оказываются лазерные системы мощностью до 50 кВт, которые находят широкое применение в обработке металлов, удаленной резке металлоконструкций, ликвидации разливов нефтепродуктов. Поэтому чрезвычайно важно обладать технологическим суверенитетом в создании подобных лазерных систем.

В настоящей работе представлены результаты разработки лазерной системы с выходной мощностью 30 кВт. Система построена по модульному принципу и включает одиннадцать идентичных лазерных блоков и блок объединителя. Каждый лазерный блок представляет собой одномодовый волоконный лазер мощностью 3 кВт.

Для управления лазером были разработаны платы управления, собственное ПО и драйверы лазерных диодов, обеспечивающие подключение модулей накачки током до 40 А и напряжением до 150 В. Фронт нарастания тока не превышает 20 мкс, что позволяет использовать лазерную систему в импульсно-периодическом режиме с частотой до кГц и минимальной длительностью импульса от 50 мкс.

Разработанная высокомощная лазерная система демонстрирует сравнимые с мировыми аналогами массогабаритные характеристики и качество пучка, а по частоте модуляции излучения превосходит аналоги благодаря модульной архитектуре, инновационному решению проблемы вывода оболочечных мод и собственной разработанной электронике. Дальнейшие исследования направлены на повышение эффективности, снижения массогабаритных параметров и улучшение качества пучка.

Оптическая схема базового лазерного блока изображена на рис. 1 и включает в себя 6 модулей накачки мощностью 750 Вт, объединитель накачки, пару решеток Брега (FBG), активное иттербиевое волокно, фильтр оболочечных мод (ФОМ).