Základný princípjednomódové vláknové lasery
Generovanie laseru vyžaduje splnenie troch základných podmienok: inverziu populácie, vhodnú rezonančnú dutinu a dosiahnutielaserprah (zisk svetla v rezonančnej dutine musí byť väčší ako strata). Pracovný mechanizmus jednomódových vláknových laserov je založený práve na týchto základných fyzikálnych princípoch a dosahuje optimalizáciu výkonu vďaka špeciálnej štruktúre vláknových vlnovodov.
Stimulované žiarenie a populačná inverzia sú fyzikálnym základom pre generovanie laserov. Keď sa svetelná energia emitovaná zdrojom čerpania (zvyčajne polovodičovou laserovou diódou) vstrekne do zosilňovacieho vlákna dopovaného iónmi vzácnych zemín (ako je yterbium Yb³⁺, erbium Er³⁺), ióny vzácnych zemín absorbujú energiu a prechádzajú zo základného stavu do excitovaného stavu. Keď počet iónov v excitovanom stave prekročí počet iónov v základnom stave, vytvorí sa stav populačnej inverzie. V tomto bode dopadajúci fotón spustí stimulované žiarenie iónu v excitovanom stave, čím sa generujú nové fotóny s rovnakou frekvenciou, fázou a smerom ako dopadajúci fotón, čím sa dosiahne optické zosilnenie.
Hlavnou vlastnosťou singlemóduvláknové laseryspočíva v ich extrémne malom priemere jadra (typicky 8 – 14 μm). Podľa teórie vlnovej optiky môže takéto jemné jadro umožniť stabilný prenos iba jedného módu elektromagnetického poľa (t. j. základného módu LP₀₁ alebo HE₁₁), teda jedného módu. Tým sa eliminuje problém intermodálnej disperzie, ktorý existuje v multimódových vláknach, teda jav rozširovania impulzov spôsobený šírením rôznych módov rôznymi rýchlosťami. Z hľadiska prenosových charakteristík je rozdiel dráhy svetla šíriaceho sa pozdĺž axiálneho smeru v jednomódových optických vláknach extrémne malý, čo spôsobuje, že výstupný lúč má dokonalú priestorovú koherenciu a Gaussovo rozloženie energie a faktor kvality lúča M² sa môže blížiť k 1 (M² = 1 pre ideálny Gaussov lúč).
Vláknové lasery sú vynikajúcimi predstaviteľmi tretej generácielaserová technológia, ktoré ako zosilňovacie médium používajú sklenené vlákna dopované prvkami vzácnych zemín. V poslednom desaťročí zaujímajú jednomódové vláknové lasery čoraz dôležitejší podiel na globálnom trhu s lasermi vďaka svojim jedinečným výkonnostným výhodám. V porovnaní s viacmódovými vláknovými lasermi alebo tradičnými tuhým lasermi dokážu jednomódové vláknové lasery generovať ideálny Gaussov lúč s kvalitou lúča blízkou 1, čo znamená, že lúč môže dosiahnuť takmer teoretický minimálny uhol divergencie a minimálne zaostrené miesto. Táto vlastnosť ich robí nenahraditeľnými v oblastiach spracovania a merania, ktoré vyžadujú vysokú presnosť a nízky tepelný vplyv.
Čas uverejnenia: 19. novembra 2025