Eriti suure võimsuse jaoks peab südamiku pindala olema piisavalt suur, kuna valguse intensiivsus on väga kõrge, ja teine põhjus on see, et topeltkattega kiudude katte ja südamiku pindala suhe on suur, mille tulemuseks on madal pumba neeldumine. Kui südamiku pindala on suurusjärgus mitu tuhat ruutmikromeetrit, on otstarbekas kasutada ühemoodilist kiudsüdamikku. Kui režiimiala on suhteliselt suur, saab mitmemoodilist kiudu kasutades saada hea kvaliteediga väljundkiire ja valguslaine on peamiselt põhirežiim. (Kõrgemat järku režiimide ergastamine on teatud määral võimalik ka kiu mähimisega, v.a tugeva režiimi sidumise korral suurtel võimsustel) Kui režiimiala muutub suuremaks, ei saa kiire kvaliteet enam jääda difraktsioonipiiranguks, vaid võrrelda to Näiteks sarnase võimsuse intensiivsusega varraslaserite puhul on saadud kiire kvaliteet siiski üsna hea.
Väga suure võimsusega pumba valguse süstimiseks on mitu võimalust. Lihtsaim viis on kattekiht otse fiiberpordist pumbata. See meetod ei nõua spetsiaalseid kiudkomponente, kuid suure võimsusega pumba valgus peab levima õhus, eriti õhk-klaasi liideses, mis on tolmu või nihke suhtes väga tundlik. Paljudel juhtudel on eelistatav kasutada fiibersidestatud pumbadioodi, nii et pumba valgus kandub alati kius edasi. Teine võimalus on suunata pumba valgus passiivsesse kiudu (mittelisandiga) ja mähkida passiivkiud legeeritud kiu ümber, nii et pumba valgus kandub järk-järgult legeeritud kiu sisse. Mõnede pumbakiudude ja legeeritud signaalikiudude kokkusulatamiseks on mõned võimalused kasutada spetsiaalset pumbakombinatsiooniseadet. On ka teisi meetodeid, mis põhinevad küljelt pumbatud kiudrullidel (kiudketaslaserid) või pumba kattes olevatel soontel, et pumba valgust saaks süstida. Viimane tehnika võimaldab pumba valgust süstida mitmest punktist, jaotades seeläbi soojuskoormust paremini.
Joonis 2: Suure võimsusega topeltkattega fiiberoptimendi skeem, kus pumba valgus siseneb fiiberporti vaba ruumi kaudu. Gaasiklaasi liides peab olema rangelt joondatud ja puhas.
Kõigi pumba valguse süstimise meetodite võrdlemine on keeruline, kuna sellega on seotud palju aspekte: ülekande tõhusus, heleduse kadu, töötlemise lihtsus, paindlik toimimine, võimalikud tagasipeegeldused, valguse leke fiibersüdamikust pumba valgusallikasse, valik jääb alles polarisatsioonist jne.
Kuigi suure võimsusega fiiberoptiliste seadmete hiljutine areng on olnud väga kiire, on siiski mõned piirangud, mis takistavad edasist arengut:
Suure võimsusega fiiberoptiliste seadmete valgustugevus on palju paranenud. Materiaalse kahju piirmäärad on nüüd tavaliselt saavutatavad. Seetõttu on vaja režiimiala suurendada (suure režiimi ala kiud), kuid sellel meetodil on piirangud, kui on vaja kaugkiire kvaliteeti.
Toitekadu pikkuseühiku kohta on jõudnud suurusjärku 100 W/m, mille tulemuseks on tugevad termilised mõjud kiududele. Vesijahutuse kasutamine võib võimsust oluliselt parandada. Madalama dopingukontsentratsiooniga pikemaid kiude on lihtsam jahutada, kuid see suurendab mittelineaarset mõju.
Mitte ainult ühemoodiliste kiudude puhul on modaalne ebastabiilsus, kui väljundvõimsus on suurem kui teatud lävi, tavaliselt mõnisada vatti. Režiimide ebastabiilsus põhjustab kiire kvaliteedi järsu languse, mis on kiu termiliste võrede (mis võnguvad ruumis kiiresti) mõju.
Kiudude mittelineaarsus mõjutab paljusid aspekte. Isegi CW seadistuses on Ramani võimendus nii kõrge (isegi detsibellides), et märkimisväärne osa võimsusest kantakse üle pikema lainepikkusega Stokesi lainele, mida ei saa võimendada. Ühe sagedusega toimimist piirab suuresti stimuleeritud Brillouini hajumine. Muidugi on mõned mõõtmismeetodid, mis võivad seda mõju teatud määral tasakaalustada. Režiimilukuga laserites genereeritud ülilühikesed impulsid, isefaasimodulatsioon tekitavad neile tugeva spektri laiendava efekti. Lisaks on mittelineaarse polarisatsiooni pöörlemise süstimisel muid probleeme.
Ülaltoodud piirangute tõttu ei peeta suure võimsusega fiiberoptilisi seadmeid üldiselt rangelt skaleeritavateks võimsusseadmeteks, vähemalt mitte väljaspool saavutatavat võimsusvahemikku. (Varasemaid täiustusi ei saavutatud ühe võimsuse skaleerimisega, vaid täiustatud fiiberdisaini ja pumbadioodidega.) Sellel on olulised tagajärjed, kui võrrelda kiudlasertehnoloogiat õhukeste ketaslaseritega. Seda kirjeldatakse üksikasjalikumalt kirjes Laser Power Calibration.
Isegi ilma tegeliku võimsuse skaleerimiseta saab suure võimsusega laserseadete täiustamiseks palju tööd teha. Ühest küljest on vaja parandada kiudude disaini, näiteks kasutada suurt kiudrežiimi ala ja ühemoodilist juhtimist, mis tavaliselt saavutatakse fotooniliste kristallkiudude kasutamisega. Paljud kiudkomponendid on väga olulised, näiteks spetsiaalsed pumbaühendused, kiudkoonused erineva režiimisuurusega kiudude ühendamiseks ja spetsiaalsed kiudjahutusseadmed. Kui teatud kiu võimsuspiir on saavutatud, on komposiittalad veel üks võimalus ja selle tehnika rakendamiseks on olemas sobivad kiu seadistused. Ultralühikeste impulsside võimendisüsteemide puhul on optiliste kiudude mittelineaarsete mõjude vähendamiseks või isegi osaliseks ärakasutamiseks palju võimalusi, näiteks spektri laiendamine ja sellele järgnev impulsi kokkusurumine.
Autoriõigus @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. – Hiina kiudoptilised moodulid, fiiberoptiliste laserite tootjad, laserikomponentide tarnijad. Kõik õigused kaitstud.
