Основниот принцип на едномодните фибер ласери

Основниот принцип наедномодни фибер ласери

Генерирањето на ласер бара исполнување на три основни услови: инверзија на популацијата, соодветна резонантна празнина и достигнување наласерпраг (добивката на светлината во резонантната празнина мора да биде поголема од загубата). Механизмот на работа на едномодните фибер ласери е прецизно базиран на овие фундаментални физички принципи и постигнува оптимизација на перформансите преку посебната структура на фибер брановодите.

Стимулираното зрачење и инверзијата на популацијата се физичка основа за генерирање на ласери. Кога светлосната енергија емитирана од изворот на пумпата (обично полупроводничка ласерска диода) се инјектира во влакното за засилување допирано со јони на ретки земјени елементи (како што се Ytterbium Yb³⁺, erbium Er³⁺), јоните на ретки земјени елементи апсорбираат енергија и преминуваат од основна состојба во возбудена состојба. Кога бројот на јони во возбудена состојба го надминува бројот на јони во основна состојба, се формира состојба на инверзија на популацијата. Во овој момент, инцидентниот фотон ќе го активира стимулираното зрачење на јонот во возбудена состојба, генерирајќи нови фотони со иста фреквенција, фаза и насока како инцидентниот фотон, со што се постигнува оптичко засилување.

Главната карактеристика на едномодниот режимфибер ласерилежи во нивниот екстремно фин дијаметар на јадрото (обично 8-14 μm). Според теоријата на брановата оптика, таквото фино јадро може да дозволи стабилно пренесување само на еден режим на електромагнетно поле (т.е. фундаментален режим LP₀₁ или HE₁₁ режим), односно на еден режим. Ова го елиминира проблемот со интермодалната дисперзија што постои кај мултимодните влакна, односно феноменот на проширување на пулсот предизвикан од ширењето на различни режими со различни брзини. Од перспектива на карактеристиките на пренос, разликата во патеките на светлината што се шири по аксијалната насока кај едномодните оптички влакна е екстремно мала, што го прави излезниот зрак да има совршена просторна кохерентност и гаусова распределба на енергијата, а факторот на квалитет на зракот M² може да се приближи до 1 (M²=1 за идеален гаусов зрак).

Фибер ласери се извонредни претставници на третата генерацијаласерска технологија, кои користат стаклени влакна допирани со ретки земјени елементи како медиум за засилување. Во текот на изминатата деценија, едномодните оптички ласери заземаат сè поважен удел на глобалниот пазар на ласери, благодарение на нивните уникатни предности во перформансите. Во споредба со мултимодните оптички ласери или традиционалните ласери во цврста состојба, едномодните оптички ласери можат да генерираат идеален Гаусов зрак со квалитет на зракот блиску до 1, што значи дека зракот може речиси да го достигне теоретскиот минимален агол на дивергенција и минималната фокусирана точка. Оваа карактеристика го прави незаменлив во областите на обработка и мерење кои бараат висока прецизност и ниско термичко влијание.