Principiul de bază allasere cu fibră monomodală
Generarea laserului necesită îndeplinirea a trei condiții de bază: inversiunea populației, o cavitate rezonantă adecvată și atingerea...laserprag (câștigul luminii în cavitatea rezonantă trebuie să fie mai mare decât pierderea). Mecanismul de funcționare al laserelor cu fibră monomodală se bazează tocmai pe aceste principii fizice fundamentale și realizează optimizarea performanței prin structura specială a ghidurilor de undă din fibră.
Radiația stimulată și inversia populației reprezintă baza fizică pentru generarea laserelor. Atunci când energia luminoasă emisă de sursa de pompare (de obicei o diodă laser semiconductoare) este injectată în fibra de amplificare dopată cu ioni de pământuri rare (cum ar fi Yterbiu Yb³⁺, erbiu Er³⁺), ionii de pământuri rare absorb energie și trec de la starea fundamentală la starea excitată. Când numărul de ioni în starea excitată îl depășește pe cel din starea fundamentală, se formează o stare de inversie a populației. În acest moment, fotonul incident va declanșa radiația stimulată a ionului în stare excitată, generând noi fotoni de aceeași frecvență, fază și direcție ca fotonul incident, realizând astfel amplificarea optică.
Caracteristica principală a modului uniclasere cu fibrăconstă în diametrul extrem de fin al miezului lor (de obicei 8-14 μm). Conform teoriei opticii ondulatorii, un astfel de miez fin poate permite transmiterea stabilă a unui singur mod de câmp electromagnetic (adică modul fundamental LP₀₁ sau modul HE₁₁), adică modul unic. Aceasta elimină problema dispersiei intermodale existente în fibrele multimod, adică fenomenul de lărgire a impulsurilor cauzat de propagarea diferitelor moduri la viteze diferite. Din perspectiva caracteristicilor de transmisie, diferența de traiectorie a luminii care se propagă de-a lungul direcției axiale în fibrele optice unice este extrem de mică, ceea ce face ca fasciculul de ieșire să aibă o coerență spațială perfectă și o distribuție gaussiană a energiei, iar factorul de calitate a fasciculului M² se poate apropia de 1 (M² = 1 pentru un fascicul gaussian ideal).
Laserele cu fibră sunt reprezentanți remarcabili ai celei de-a treia generațiitehnologia laser, care utilizează fibre de sticlă dopate cu elemente de pământuri rare ca mediu de amplificare. În ultimul deceniu, laserele cu fibră monomod au ocupat o cotă din ce în ce mai importantă pe piața globală a laserelor, datorită avantajelor lor unice de performanță. Comparativ cu laserele cu fibră multimod sau cu laserele tradiționale în stare solidă, laserele cu fibră monomod pot genera un fascicul gaussian ideal cu o calitate a fasciculului apropiată de 1, ceea ce înseamnă că fasciculul poate atinge aproape unghiul minim de divergență teoretic și punctul minim focalizat. Această caracteristică le face de neînlocuit în domeniile de procesare și măsurare care necesită precizie ridicată și impact termic redus.
Data publicării: 19 noiembrie 2025