Асноўны прынцыпаднакамандныя валаконныя лазеры
Для генерацыі лазера неабходна выканаць тры асноўныя ўмовы: інверсію населенасці, адпаведны рэзанансны рэзанатар і дасягненнелазерпарог (каэфіцыент узмацнення святла ў рэзанансным рэзанатары павінен быць большым за страты). Механізм працы аднакамандавых валаконных лазераў заснаваны менавіта на гэтых фундаментальных фізічных прынцыпах і дасягае аптымізацыі прадукцыйнасці дзякуючы спецыяльнай структуры валаконных хваляводаў.
Вымушанае выпраменьванне і інверсія населенасці з'яўляюцца фізічнай асновай генерацыі лазераў. Калі светлавая энергія, якая выпраменьваецца крыніцай накачкі (звычайна паўправадніковым лазерным дыёдам), уводзіцца ў ўзмацняльнае валакно, легаванае іонамі рэдказямельных элементаў (напрыклад, ітэрбій Yb³⁺, эрбій Er³⁺), іоны рэдказямельных элементаў паглынаюць энергію і пераходзяць з асноўнага стану ва ўзбуджаны. Калі колькасць іонаў ва ўзбуджаным стане перавышае колькасць іонаў у асноўным стане, утвараецца стан інверсіі населенасці. У гэты момант падаючы фатон запускае вымушанае выпраменьванне іона ва ўзбуджаным стане, генеруючы новыя фатоны з той жа частатой, фазай і кірункам, што і падаючы фатон, тым самым дасягаючы аптычнага ўзмацнення.
Асноўная асаблівасць аднамодальнагавалаконныя лазерызаключаецца ў іх надзвычай малым дыяметры асяродку (звычайна 8-14 мкм). Згодна з тэорыяй хвалевай оптыкі, такі дробны асяродак можа дазволіць стабільна перадаваць толькі адну моду электрамагнітнага поля (г.зн. фундаментальную моду LP₀₁ або моду HE₁₁), гэта значыць аднакадавы. Гэта ліквідуе праблему міжкаардынацыйнай дысперсіі, якая існуе ў шматмодавых валокнах, гэта значыць з'яву пашырэння імпульсу, выкліканую распаўсюджваннем розных мод з рознай хуткасцю. З пункту гледжання характарыстык перадачы, рознасць ходу святла, якое распаўсюджваецца ўздоўж восевага кірунку ў аднакадавых аптычных валокнах, надзвычай малая, што прыводзіць да ідэальнай прасторавай кагерэнтнасці выхаднога прамяня і гаўсавага размеркавання энергіі, а каэфіцыент якасці прамяня M² можа набліжацца да 1 (M²=1 для ідэальнага гаўсавага прамяня).
Валакновыя лазеры — выдатныя прадстаўнікі трэцяга пакаленнялазерная тэхналогія, якія выкарыстоўваюць шкляныя валокны, легаваныя рэдказямельнымі элементамі, у якасці ўзмацняльнага асяроддзя. За апошняе дзесяцігоддзе аднакадавыя валаконныя лазеры займаюць усё большую долю на сусветным рынку лазераў дзякуючы сваім унікальным перавагам у прадукцыйнасці. У параўнанні з шматмодавымі валаконнымі лазерамі або традыцыйнымі цвёрдацельнымі лазерамі, аднакадавыя валаконныя лазеры могуць генераваць ідэальны гаўсаўскі прамень з якасцю прамяня, блізкай да 1, што азначае, што прамень можа амаль дасягнуць тэарэтычна мінімальнага вугла разыходжання і мінімальнай факусаванай плямы. Гэтая асаблівасць робіць іх незаменнымі ў галінах апрацоўкі і вымярэнняў, якія патрабуюць высокай дакладнасці і нізкага цеплавога ўздзеяння.
Час публікацыі: 19 лістапада 2025 г.