Ang sukaranang prinsipyo sa single-mode fiber lasers

Ang sukaranang prinsipyo sasingle-mode fiber lasers

Ang pagmugna og laser nagkinahanglan og pagtuman sa tulo ka batakang kondisyon: population inversion, usa ka angay nga resonant cavity, ug pag-abot salaserthreshold (ang gain sa kahayag sa resonant cavity kinahanglan nga mas dako kay sa loss). Ang mekanismo sa pagtrabaho sa single-mode fiber lasers tukma nga gibase niining mga sukaranang pisikal nga prinsipyo ug nakab-ot ang performance optimization pinaagi sa espesyal nga istruktura sa fiber waveguides.

Ang stimulated radiation ug population inversion mao ang pisikal nga basehan sa pagmugna og mga laser. Kung ang enerhiya sa kahayag nga gipagawas sa pump source (kasagaran usa ka semiconductor laser diode) i-inject sa gain fiber nga gidugangan og rare earth ions (sama sa Ytterbium Yb³⁺, erbium Er³⁺), ang rare earth ions mosuhop og enerhiya ug mobalhin gikan sa ground state ngadto sa excited state. Kung ang gidaghanon sa mga ion sa excited state molapas sa ground state, usa ka population inversion state ang maporma. Niini nga punto, ang incident photon mo-trigger sa stimulated radiation sa excited-state ion, nga makamugna og bag-ong mga photon nga parehas og frequency, phase ug direksyon sa incident photon, sa ingon makab-ot ang optical amplification.

Ang kinauyokan nga bahin sa single-modemga fiber laseranaa sa ilang pino kaayong diametro sa kinauyokan (kasagaran 8-14μm). Sumala sa teorya sa wave optics, ang ingon nga pino nga kinauyokan makatugot lamang sa usa ka electromagnetic field mode (ie, fundamental mode LP₀₁ o HE₁ mode) nga ma-stable transmit, nga mao, ang single mode. Kini nagwagtang sa problema sa intermodal dispersion nga anaa sa mga multimode fibers, nga mao, ang pulse broadening phenomenon nga gipahinabo sa pagkaylap sa lainlaing mga mode sa lainlaing mga katulin. Gikan sa perspektibo sa mga kinaiya sa transmission, ang kalainan sa agianan sa kahayag nga nagpadulong subay sa axial direction 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 nga M² mahimong moduol sa 1 (M²=1 para sa usa ka ideal nga Gaussian beam).

Ang mga fiber laser mga talagsaong representante sa ikatulong henerasyonteknolohiya sa laser, nga naggamit ug rare earth element-doped glass fibers isip gain medium. Sa miaging dekada, ang single-mode fiber lasers nag-okupar ug nagkadako nga importanteng bahin sa global laser market, tungod sa ilang talagsaon nga performance advantages. Kon itandi sa multimode fiber lasers o tradisyonal nga solid-state laser, ang single-mode fiber lasers makamugna og ideal nga Gaussian beam nga adunay beam quality nga duol sa 1, nga nagpasabot nga ang beam hapit makaabot sa theoretical minimum divergence Angle ug minimum focused spot. Kini nga feature naghimo niini nga dili mapulihan sa mga natad sa pagproseso ug pagsukod nga nanginahanglan ug taas nga precision ug ubos nga thermal impact.