Η βασική δομή ενός μονοτροπικού λέιζερ οπτικών ινών

Η βασική δομή ενόςμονοτροπικό λέιζερ οπτικών ινών

Η εξαιρετική απόδοση του μονότροπουλέιζερ οπτικών ινώνπηγάζει από τον ακριβή σχεδιασμό της εσωτερικής τους δομής. Η αποτελεσματική συνεργασία μεταξύ όλων των εξαρτημάτων αποτελεί τη βάση για την επίτευξη σταθερής και υψηλής ποιότητας εξόδου λέιζερ.

Για παράδειγμα, ένα λέιζερ 976nm με σχετικά υψηλή απόδοση ηλεκτροοπτικής μετατροπής χρησιμοποιείται για τη φόρτιση της ντοπαρισμένης ίνας και στη συνέχεια ένα φως εκκίνησης 1064nm με καλή ποιότητα δέσμης χρησιμοποιείται για να καθοδηγήσει την φορτισμένη ντοπαρισμένη ίνα ώστε να απελευθερώσει ένα λέιζερ 1064nm με υψηλότερη ενέργεια. Όσο υψηλότερη είναι η απαιτούμενη ενέργεια λέιζερ 1064nm, τόσο περισσότερη ισχύς και ποσότητα της πηγής αντλίας απαιτείται.

Λεπτομερής εξήγηση των βασικών στοιχείων

Η πηγή της αντλίας είναι η πηγή ενέργειας τουλέιζερ, συνήθως έναλέιζερ ημιαγωγώνδίοδος, της οποίας το μήκος κύματος εκπομπής ταιριάζει με την κορυφή απορρόφησης του μέσου κέρδους (για παράδειγμα, μια ίνα με πρόσμιξη υττερβίου αντιστοιχεί σε μήκος κύματος 915nm ή 976nm). Τα μονοτροπικά λέιζερ απαιτούν η πηγή φωτός άντλησης να έχει επίσης υψηλή χωρική συνοχή. Επομένως, οι μονοτροπικές δίοδοι λέιζερ με σύζευξη ινών χρησιμοποιούνται συχνά για να διασφαλιστεί ότι το φως άντλησης μπορεί να εγχυθεί αποτελεσματικά στον λεπτό πυρήνα μονοτροπικής ίνας.

2. Οι ίνες κέρδους αποτελούν το βασικό μέσο για την παραγωγή λέιζερ και συνήθως είναι ίνες γυαλιού χαλαζία με πρόσμιξη σπάνιων γαιών. Συνηθισμένα προσμιχμένα ιόντα περιλαμβάνουν υττέρβιο (Yb³⁺), έρβιο (Er³⁺), θούλιο (Tm³⁺) κ.λπ., τα οποία αντιστοιχούν σε διαφορετικές ζώνες μήκους κύματος εξόδου (όπως 1064nm, 1550nm, 2μm κ.λπ.). Το μήκος της ίνας κέρδους πρέπει να σχεδιάζεται με ακρίβεια ώστε να διασφαλίζεται η πλήρης απορρόφηση του φωτός αντλίας, διατηρώντας παράλληλα την υψηλής απόδοσης οπτο-οπτική μετατροπή.

3. Η πιο συνηθισμένη μορφή υλοποίησης μιας συντονισμένης κοιλότητας είναι το ζεύγος πλέγματος Bragg από οπτικές ίνες. Ένα πλέγμα σχηματίζεται εκθέτοντας οπτικές ίνες σε κροσσούς παρεμβολής υπεριώδους λέιζερ, προκαλώντας μια μόνιμη περιοδική αλλαγή στον δείκτη διάθλασης των περιοχών του πυρήνα τους. Ελέγχοντας την περίοδο και το μήκος του πλέγματος, το κεντρικό μήκος κύματος και το εύρος ζώνης της αντανάκλασής του μπορούν να ελεγχθούν με ακρίβεια. Αυτή η πλήρως ινοποιημένη δομή συντονισμένης κοιλότητας δεν απαιτεί διακριτά εξαρτήματα όπως οπτικούς φακούς, ενισχύοντας σημαντικά τη σταθερότητα και την ικανότητα αντι-παρεμβολής του συστήματος.

4. Το σύστημα εξόδου ευθυγράμμισης δέσμης βρίσκεται συνήθως πίσω από το πλέγμα εξόδου. Η λειτουργία του είναι να μετατρέπει το αποκλίνον λέιζερ που εκπέμπεται από την οπτική ίνα σε ευθυγραμμισμένο παράλληλο φως ή να το εστιάζει περαιτέρω στην επιφάνεια εργασίας. Αυτό το σύστημα συνήθως περιλαμβάνει αυτοεστιαζόμενους φακούς ή ομάδες μικροσκοπικών φακών και υιοθετεί μια ακριβή μηχανική δομή για να διασφαλίζει την ακρίβεια ευθυγράμμισης. Ο οπτικός σχεδιασμός υψηλής ποιότητας μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τις εκτροπές και να διασφαλίσει ότι η δέσμη εξόδου διατηρεί μια εξαιρετική Γκαουσιανή κατανομή.