Tek modlu fiber lazerlerin temel prensibi

Temel prensip şudur kitek modlu fiber lazerler

Lazer üretimi üç temel koşulun karşılanmasını gerektirir: popülasyon inversiyonu, uygun bir rezonans boşluğu ve belirli bir frekansa ulaşılması.lazerEşik (rezonans boşluğundaki ışık kazancı, kayıptan daha büyük olmalıdır). Tek modlu fiber lazerlerin çalışma mekanizması, tam olarak bu temel fiziksel prensiplere dayanır ve fiber dalga kılavuzlarının özel yapısı sayesinde performans optimizasyonu sağlar.

Uyarılmış radyasyon ve popülasyon inversiyonu, lazerlerin üretilmesinin fiziksel temelini oluşturur. Pompa kaynağı (genellikle bir yarı iletken lazer diyot) tarafından yayılan ışık enerjisi, nadir toprak iyonlarıyla (örneğin Ytterbiyum Yb³⁺, erbiyum Er³⁺) katkılanmış kazanç fiberine enjekte edildiğinde, nadir toprak iyonları enerjiyi emer ve temel halden uyarılmış hale geçer. Uyarılmış haldeki iyon sayısı temel haldeki iyon sayısını aştığında, bir popülasyon inversiyonu durumu oluşur. Bu noktada, gelen foton, uyarılmış haldeki iyonun uyarılmış radyasyonunu tetikleyerek, gelen fotonla aynı frekansta, fazda ve yönde yeni fotonlar üretir ve böylece optik yükseltme sağlanır.

Tek modlu sistemin temel özelliğifiber lazerlerBu durum, son derece ince çekirdek çaplarında (tipik olarak 8-14 μm) yatmaktadır. Dalga optiği teorisine göre, bu kadar ince bir çekirdek yalnızca tek bir elektromanyetik alan modunun (yani temel mod LP₀₁ veya HE₁₁ modu) kararlı bir şekilde iletilmesine izin verir, yani tek mod. Bu, çok modlu fiberlerde mevcut olan modlar arası dağılım sorununu, yani farklı modların farklı hızlarda yayılmasından kaynaklanan darbe genişlemesi olgusunu ortadan kaldırır. İletim karakteristikleri açısından, tek modlu optik fiberlerde eksenel yönde yayılan ışığın yol farkı son derece küçüktür, bu da çıkış ışınının mükemmel uzamsal tutarlılığa ve Gauss enerji dağılımına sahip olmasını sağlar ve ışın kalite faktörü M² 1'e yaklaşabilir (ideal bir Gauss ışını için M²=1).

Fiber lazerler, üçüncü nesil lazerlerin önde gelen temsilcileridir.lazer teknolojisiNadir toprak elementleriyle katkılanmış cam elyaflarını kazanç ortamı olarak kullanan tek modlu fiber lazerler, son on yılda benzersiz performans avantajları sayesinde küresel lazer pazarında giderek daha önemli bir paya sahip olmuştur. Çok modlu fiber lazerler veya geleneksel katı hal lazerleriyle karşılaştırıldığında, tek modlu fiber lazerler, ışın kalitesi 1'e yakın olan ideal bir Gauss ışını üretebilir; bu da ışının teorik minimum sapma açısına ve minimum odaklanmış noktaya neredeyse ulaşabileceği anlamına gelir. Bu özellik, yüksek hassasiyet ve düşük termal etki gerektiren işleme ve ölçüm alanlarında onu vazgeçilmez kılmaktadır.