Základná štruktúra jednomódového vláknového laseru

Základná štruktúrajednomódový vláknový laser

Vynikajúci výkon singlemódovéhovláknový laserpramení z ich precízneho návrhu vnútornej štruktúry. Efektívna spolupráca medzi všetkými komponentmi je základom pre dosiahnutie stabilného a vysokokvalitného laserového výstupu.

Napríklad, na nabíjanie dopovaného vlákna sa použije laser s vlnovou dĺžkou 976 nm s relatívne vysokou účinnosťou elektrooptickej konverzie a potom sa na vedenie nabitého dopovaného vlákna použije zárodočné svetlo s vlnovou dĺžkou 1064 nm s dobrou kvalitou lúča, ktoré uvoľní laser s vlnovou dĺžkou 1064 nm s vyššou energiou. Čím vyššia je požadovaná energia laseru s vlnovou dĺžkou 1064 nm, tým väčší je výkon a množstvo čerpacieho zdroja.

Podrobné vysvetlenie kľúčových komponentov

Zdrojom energie čerpadla jelaser, zvyčajne apolovodičový laserdióda, ktorej emisná vlnová dĺžka zodpovedá absorpčnému píku zosilňovacieho média (napríklad vlákno dopované yterbiom zodpovedá vlnovej dĺžke 915 nm alebo 976 nm). Jednovidový laser vyžaduje, aby zdroj čerpacieho svetla mal aj vysokú priestorovú koherenciu. Preto sa často používajú jednomódové laserové diódy s väzbou na vlákno, aby sa zabezpečilo, že čerpacie svetlo môže byť efektívne vstreknuté do jemného jadra jednomódového vlákna.

2. Ziskové vlákna sú jadrom laserového generátora a zvyčajne sú to kremenné sklenené vlákna dopované prvkami vzácnych zemín. Medzi bežné dopované ióny patrí yterbium (Yb³⁺), erbium (Er³⁺), túlium (Tm³⁺) atď., ktoré zodpovedajú rôznym výstupným vlnovým dĺžkam (napríklad 1064 nm, 1550 nm, 2 μm atď.). Dĺžka ziskového vlákna musí byť presne navrhnutá tak, aby sa zabezpečila úplná absorpcia čerpacieho svetla a zároveň sa zachovala vysokoúčinná optooptická konverzia.

3. Najbežnejšou formou implementácie rezonančnej dutiny je dvojica vláknových Braggových mriežok. Mriežka sa vytvorí vystavením optických vlákien interferenčným prúžkom ultrafialového laseru, čo spôsobuje trvalú periodickú zmenu indexu lomu ich jadrových oblastí. Riadením periódy a dĺžky mriežky je možné presne riadiť centrálnu vlnovú dĺžku a šírku pásma jej odrazu. Táto plne vláknitá štruktúra rezonančnej dutiny nevyžaduje diskrétne komponenty, ako sú optické šošovky, čo výrazne zvyšuje stabilitu a odolnosť systému voči rušeniu.

4. Výstupný systém kolimácie lúča sa zvyčajne nachádza za výstupnou koncovou mriežkou. Jeho funkciou je premeniť divergentný laser vyžarovaný z optického vlákna na kolimované paralelné svetlo alebo ho ďalej zaostriť na pracovnú plochu. Tento systém zvyčajne obsahuje samozaostrovacie šošovky alebo skupiny mikrominiatúrnych šošoviek a využíva presnú mechanickú štruktúru na zabezpečenie presnosti zarovnania. Vysokokvalitná optická konštrukcia dokáže účinne znížiť aberácie a zabezpečiť, aby výstupný lúč zachovával vynikajúce Gaussovo rozloženie.