Ang sukaranan nga prinsipyo sa single-mode fiber lasers

Ang sukaranang prinsipyo sasingle-mode nga fiber lasers

Ang henerasyon sa laser nanginahanglan pagtagbo sa tulo ka sukaranan nga mga kondisyon: pagbag-o sa populasyon, usa ka angay nga resonant nga lungag, ug pagkab-ot salaserthreshold (ang makuha sa kahayag sa resonant cavity kinahanglan nga mas dako pa kay sa pagkawala). Ang mekanismo sa pagtrabaho sa single-mode fiber lasers tukma nga gibase sa mga sukaranan nga pisikal nga mga prinsipyo ug nakab-ot ang pag-optimize sa pasundayag pinaagi sa espesyal nga istruktura sa mga fiber waveguides.

Ang stimulated radiation ug ang pagbalit-ad sa populasyon mao ang pisikal nga sukaranan alang sa pagmugna sa mga laser. Kung ang kahayag nga enerhiya nga gipagawas sa tinubdan sa bomba (kasagaran usa ka semiconductor laser diode) gi-injected ngadto sa gain fiber nga doped nga adunay talagsaon nga mga ion sa yuta (sama sa Ytterbium Yb³⁺, erbium Er³⁺), ang talagsaong mga ion sa yuta mosuhop sa enerhiya ug mobalhin gikan sa ground state ngadto sa excited state. Kung ang gidaghanon sa mga ion sa excited nga estado molapas sa naa sa yuta, usa ka populasyon nga inversion nga estado ang maporma. Niini nga punto, ang insidente nga photon mag-trigger sa stimulated radiation sa excited-state ion, nga makamugna og bag-ong mga photon sa parehas nga frequency, phase ug direksyon sama sa insidente nga photon, sa ingon makab-ot ang optical amplification.

Ang kinauyokan nga bahin sa single-modefiber lasersanaa sa ilang hilabihan ka pino nga core diametro (kasagaran 8-14μm). Sumala sa wave optics theory, ang ingon nga maayo nga kinauyokan mahimo lamang nga tugotan ang usa ka electromagnetic field mode (ie, fundamental mode LP₀₁ o HE₁₁ mode) nga mapasa nga lig-on, nga mao, ang single mode. Giwagtang niini ang problema sa intermodal dispersion nga naa sa multimode fibers, nga mao, ang panghitabo sa pagpalapad sa pulso tungod sa pagkaylap sa lainlaing mga mode sa lainlaing mga tulin. Gikan sa panan-aw sa mga kinaiya sa transmission, ang kalainan sa agianan sa kahayag nga nagpakaylap sa direksyon sa axial sa single-mode optical fibers gamay ra kaayo, nga naghimo sa output beam nga adunay hingpit nga spatial coherence ug Gaussian energy distribution, ug ang beam quality factor M² mahimong moduol sa 1 (M²=1 alang sa usa ka sulundon nga Gaussian beam).

Fiber laser mao ang talagsaon nga mga representante sa ikatulo nga-kaliwatanteknolohiya sa laser, nga naggamit sa talagsaon nga yuta nga elemento-doped glass fibers isip gain medium. Sa miaging dekada, ang single-mode fiber lasers nag-okupar sa usa ka labi ka hinungdanon nga bahin sa global nga merkado sa laser, salamat sa ilang talagsaon nga mga bentaha sa pasundayag. Kung itandi sa multimode fiber lasers o tradisyonal nga solid-state laser, ang single-mode fiber lasers makamugna og usa ka sulundon nga Gaussian beam nga adunay kalidad nga beam nga duol sa 1, nga nagpasabot nga ang beam hapit makaabot sa theoretical minimum divergence Angle ug minimum focused spot. Kini nga bahin naghimo niini nga dili mapulihan sa mga natad sa pagproseso ug pagsukod nga nanginahanglan taas nga katukma ug ubos nga epekto sa thermal.