לאחרונה, צוות מחקר מהמחלקה לטכנולוגיה ומערכות לייזר חלל ואסטרונאוטית, מכון שנגחאי לאופטיקה ומכונות מדויקות (SIPM), האקדמיה הסינית למדעים (CAS), ו-Wang Zhijiang Laser Innovation Center (WZLIC), התקדם בתחום חיזוי איכות קרן עבור לייזרים סיבים מסוממים בתוליום בהספק גבוה ושיפור איכות חיבור היתוך. תוצאות המחקר הקשורות מסוכמות כ"חיזוי איכות קרן עבור מערכת סיבים מסוממים ב-Tm המבוססת על שיטת התפשטות קרן סופית בהפרש" ו"השפעה של לייזר סיבי הכן". "השפעת חיבור סיבי הכן על ביצועי הלייזר של סיבים מסוממים ב-Tm" פורסמו ב-Physica Scripta וב-IEEE Photonics Journal, בהתאמה.
ללייזרי סיבים תוליומים בעלי הספק גבוה (TDFLs) עם אורכי גל בטווח של 1900~2100 ננומטר יש סיכויי יישום רחבים בתחומי הביו-רפואה, עיבוד פלסטיק, LIDAR, אבחון ספקטרוסקופיה ספיגה ומקורות שאיבת לייזר אינפרא אדום בינוני. בהספק גבוה, שקיעה תרמית עקב אובדן קוונטי גורמת לשינויים חמורים יותר באינדקס השבירה בתוך הסיב הפעיל, ובכך משפיעה על איכות אלומת הפלט. כיצד לאזן בין פרמטרי התכנון הרבים של לייזרים סיבים תוליומים בעלי הספק גבוה, לחזות ולשפר את ביצועי פלט הלייזר ולהשיג איכות קרן גבוהה היא בעיה דחופה.
בעבודה זו, עבור סיבים פעילים בעלי מדדי שבירה מורכבים ורדיוסי כיפוף שונים, החוקרים דימו את הובלת הקרן בתוך לייזר עם פרמטרים נתונים בשיטת הובלת קרן קרן סופי (FD-BPM), ונתנו את איכות קרן הפלט של ה-FD-BPM. לייזר מבוסס על חיזוי הפרופיל של נקודת הפלט הסופי. השוואה של תוצאות החישוב המספריות של איכות קרן עבור כוחות לייזר שונים עם תוצאות מחקר ניסיוני טיפוסיות מגלה כי הסטייה של התוצאות החזויות מתוצאות הניסוי היא פחות מ-10%, ובכך מאמת את הדיוק של מודל חיזוי איכות הקרן שנקבע.
בינתיים, באמצעות סימולציה מספרית ומחקר ניסיוני, החוקרים ניתחו לעומק את השפעת איכות השחבור של סיבים מסוממים בתוליום על בסיס ביצועי הפלט של הלייזר, והבינו את התפוקה הגבוהה והיציבה של התוליום 1940 ננומטר. לייזר סיבים מסוממים בהספק של 202 W באמצעות הדמיית פרמטר שחבור היתוך ואופטימיזציה של תהליך השחבור: יעילות ההמרה האופטית לאופטית הוגדלה מ-39.6% ל-48.4%, ואיכות האלומה הוגדלה מ-M2x =10.55, M2y=11.89 to M2x=2.17, M2y=2.26. מחקר זה מספק הדרכה תיאורטית לתכנון של TDFLs בעלי הספק גבוה ואיכותי אלומה.
