Негізгі қағидасыбір режимді талшықты лазерлер
Лазерді генерациялау үш негізгі шартты орындауды талап етеді: популяция инверсиясы, тиісті резонанстық қуыс және оған жетулазершекті мән (резонанстық қуыстағы жарықтың күшейтуі шығыннан үлкен болуы керек). Бір режимді талшықты лазерлердің жұмыс механизмі дәл осы негізгі физикалық принциптерге негізделген және талшықты толқын өткізгіштердің арнайы құрылымы арқылы өнімділікті оңтайландыруға қол жеткізеді.
Лазерлерді генерациялаудың физикалық негізі ынталандырылған сәулелену және популяциялық инверсия болып табылады. Сорғы көзінен (әдетте жартылай өткізгіш лазерлік диод) шығарылатын жарық энергиясы сирек кездесетін жер иондарымен (мысалы, Ytterbium Yb³⁺, Erbium Er³⁺) легирленген күшейту талшығына енгізілгенде, сирек кездесетін жер иондары энергияны сіңіріп, негізгі күйден қозған күйге ауысады. Қозған күйдегі иондар саны негізгі күйдегіден асып кеткенде, популяциялық инверсия күйі пайда болады. Бұл кезде түскен фотон қозған күйдегі ионның ынталандырылған сәулеленуін іске қосады, түскен фотонмен бірдей жиіліктегі, фазадағы және бағыттағы жаңа фотондарды генерациялайды, осылайша оптикалық күшейтуге қол жеткізеді.
Бір режимді режимнің негізгі ерекшелігіталшықты лазерлеролардың өте жұқа өзек диаметрінде (әдетте 8-14 мкм) жатыр. Толқындық оптика теориясына сәйкес, мұндай жұқа өзек тек бір электромагниттік өріс режимін (яғни, LP₀₁ немесе HE₁₁ режимінің негізгі режимі) тұрақты түрде таратуға мүмкіндік береді, яғни бір режим. Бұл көп режимді талшықтарда бар интермодальды дисперсия мәселесін, яғни әртүрлі жылдамдықтағы әртүрлі режимдердің таралуынан туындаған импульстің кеңею құбылысын жояды. Тарату сипаттамалары тұрғысынан алғанда, бір режимді оптикалық талшықтарда осьтік бағытта таралатын жарықтың жол айырмашылығы өте аз, бұл шығыс сәулесінің кеңістіктік когеренттілігіне және Гаусс энергиясының таралуына мінсіз мүмкіндік береді, ал сәуленің сапа коэффициенті M² 1-ге жақындай алады (идеалды Гаусс сәулесі үшін M²=1).
Талшықты лазерлер үшінші буынның көрнекті өкілдері болып табыладылазерлік технология, күшейту ортасы ретінде сирек кездесетін жер элементтерімен легирленген шыны талшықтарды пайдаланады. Соңғы онжылдықта бір режимді талшықты лазерлер өздерінің бірегей өнімділік артықшылықтарының арқасында әлемдік лазер нарығында барған сайын маңызды үлесті иеленіп келеді. Көп режимді талшықты лазерлермен немесе дәстүрлі қатты күйдегі лазермен салыстырғанда, бір режимді талшықты лазерлер сәуле сапасы 1-ге жақын идеалды Гаусс сәулесін жасай алады, бұл сәуленің теориялық минималды дивергенция бұрышына және минималды фокусталған нүктеге дерлік жете алатынын білдіреді. Бұл мүмкіндік оны жоғары дәлдік пен төмен жылу әсерін қажет ететін өңдеу және өлшеу салаларында алмастырылмайтын етеді.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 19 қараша