Dengan laser gentian mod tunggal mencecah 10KW dan laser gentian berbilang mod mencapai 50KW, laser gentian keluar dari medan perindustrian dan memasuki aplikasi ketenteraan, menjadi calon untuk senjata laser bertenaga tinggi yang digunakan di medan perang.
Pada zaman awal teknologi laser, cara terbaik untuk mendapatkan output laser berkuasa tinggi adalah dengan mengekstrak tenaga daripada jumlah besar bahan laser. Masih terdapat beberapa aplikasi yang menggunakan pendekatan ini, seperti National Ignition Facility (NIF) di Lake Trent National Laboratory, yang menggunakan penguat kaca besar untuk menguatkan denyutan kepada 1.8 M. Tetapi untuk kebanyakan aplikasi industri, gentian doped ytterbium telah menjadi pilihan ideal untuk media laser berkuasa tinggi.
Laser gentian telah berkembang jauh dari segi kuasa sejak Elilas Snitzer mencipta laser gentian pertama pada tahun 1963. Pada Jun 2009, IPG Photonics mengeluarkan laser gentian mod tunggal gelombang berterusan dengan kuasa output 10KW di Pameran Laser Munich dan Persidangan Laser Keadaan Pepejal dan Laser Semikonduktor yang dihoskan oleh Persatuan Profesional Tenaga Terarah (DEPS). Bi Shiner, naib presiden pasaran perindustrian di IPG Photonics, berkata bahawa IPG telah menghasilkan laser gentian berbilang mod dengan kuasa output sehingga 50kW, dan Raytheon telah menguji potensi aplikasinya sebagai senjata laser. Walau bagaimanapun, perniagaan utama IPG masih untuk aplikasi pemprosesan bahan industri, daripada memotong wafer silikon untuk sel solar kepada kimpalan robotik plat logam.
Mengapa memilih serat?
Sama seperti laser pam diod lain, laser gentian pada asasnya menukar laser pam berkualiti rendah kepada output laser berkualiti tinggi, yang boleh digunakan dalam banyak bidang seperti rawatan perubatan, pemprosesan bahan dan senjata laser. Dari segi mencapai output berkuasa tinggi, laser gentian mempunyai dua kelebihan penting: satu ialah proses daripada cahaya pam kepada cahaya keluaran berkualiti tinggi, yang mempunyai kecekapan penukaran yang tinggi; yang lain adalah kapasiti pelesapan haba yang baik.
Sebab mengapa laser gentian boleh mencapai kecekapan tinggi adalah disebabkan oleh pengepaman diod, pemilihan media doping perolehan yang teliti dan reka bentuk gentian yang dioptimumkan. Gentian optik yang digunakan dalam laser gentian berkuasa tinggi mengandungi teras dalam yang didop dengan medium perolehan dan teras luar yang mengehadkan cahaya pam. Lampu pam boleh memasuki teras luar melalui muka hujung gentian, atau digandingkan ke dalam teras luar di sepanjang sisi gentian dalam arah yang hampir selari dengan paksi gentian (lihat Rajah 1). Kaedah terakhir dipanggil "pengepam sisi", tetapi ini tidak bermakna cahaya pam memasuki rongga laser secara sisi seperti laser pukal. Sebaik sahaja lampu pam dimasukkan ke dalam teras luar, ia akan berulang kali melalui teras dalam sepanjang gentian untuk mencapai pengepaman yang cekap. Selepas itu, sinaran yang dirangsang dijalankan di sepanjang teras dalam dan secara berterusan mengumpul tenaga untuk mengeluarkan cahaya laser intensiti tinggi.
Kebanyakan laser gentian mempunyai dopan, kerana cermin selektif boleh memperoleh kehilangan kuantum yang kecil (perbezaan tenaga antara foton pam dan foton keluaran). Apabila menggunakan lampu pam 975nm untuk menghasilkan cahaya keluaran 1035nm, nilai kehilangan kuantum hanya 6%. Sebagai perbandingan, kehilangan kuantum laser berdop neodymium yang dipam pada 808 nm dan mengeluarkan pada 1064 nm adalah setinggi 20%. Kehilangan kuantum yang lebih kecil membolehkan kecekapan pengepaman optik-optik laser berdop gentian melebihi 60%, yang digabungkan dengan kecekapan penukaran elektro-optik 50% diod pam, bermakna jumlah kecekapan penukaran laser gentian boleh mencapai 30 %.
Struktur gentian mempunyai luas permukaan per unit volum yang besar, yang membantu laser gentian menghilangkan haba, tetapi walaupun dengan penyejukan air, pelesapan haba akan mengehadkan prestasinya. Lima tahun yang lalu, penyelidik berharap untuk mengeluarkan kuasa yang lebih tinggi dengan meningkatkan tahap doping dan saiz teras dalam, tetapi Johan Nilsson dari University of Southampton berkata bahawa pada kuasa purata yang tinggi, kerana sisa haba sukar dikeluarkan dari serat, " had kesan haba kembali."
