సింగిల్-మోడ్ ఫైబర్ లేజర్ల ప్రాథమిక సూత్రం

యొక్క ప్రాథమిక సూత్రంసింగిల్-మోడ్ ఫైబర్ లేజర్లు

లేజర్ ఉత్పత్తికి మూడు ప్రాథమిక పరిస్థితులు అవసరం: జనాభా విలోమం, తగిన ప్రతిధ్వని కుహరం మరియులేజర్థ్రెషోల్డ్ (ప్రతిధ్వని కుహరంలో కాంతి లాభం నష్టం కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి). సింగిల్-మోడ్ ఫైబర్ లేజర్‌ల పని విధానం ఖచ్చితంగా ఈ ప్రాథమిక భౌతిక సూత్రాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు ఫైబర్ వేవ్‌గైడ్‌ల ప్రత్యేక నిర్మాణం ద్వారా పనితీరు ఆప్టిమైజేషన్‌ను సాధిస్తుంది.

లేజర్ల ఉత్పత్తికి ఉత్తేజిత రేడియేషన్ మరియు జనాభా విలోమం భౌతిక ఆధారం. పంప్ మూలం (సాధారణంగా సెమీకండక్టర్ లేజర్ డయోడ్) ద్వారా విడుదలయ్యే కాంతి శక్తిని అరుదైన భూమి అయాన్లతో (Ytterbium Yb³⁺, erbium Er³⁺ వంటివి) డోప్ చేయబడిన గెయిన్ ఫైబర్‌లోకి ఇంజెక్ట్ చేసినప్పుడు, అరుదైన భూమి అయాన్లు శక్తిని గ్రహిస్తాయి మరియు భూమి స్థితి నుండి ఉత్తేజిత స్థితికి మారుతాయి. ఉత్తేజిత స్థితిలో ఉన్న అయాన్ల సంఖ్య భూమి స్థితిలో ఉన్న అయాన్ల సంఖ్యను మించిపోయినప్పుడు, జనాభా విలోమ స్థితి ఏర్పడుతుంది. ఈ సమయంలో, సంఘటన ఫోటాన్ ఉత్తేజిత-స్థితి అయాన్ యొక్క ఉత్తేజిత రేడియేషన్‌ను ప్రేరేపిస్తుంది, సంఘటన ఫోటాన్ వలె అదే పౌనఃపున్యం, దశ మరియు దిశ యొక్క కొత్త ఫోటాన్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, తద్వారా ఆప్టికల్ యాంప్లిఫికేషన్‌ను సాధిస్తుంది.

సింగిల్-మోడ్ యొక్క ప్రధాన లక్షణంఫైబర్ లేజర్లువాటి అత్యంత సూక్ష్మమైన కోర్ వ్యాసంలో (సాధారణంగా 8-14μm) ఉంటుంది. వేవ్ ఆప్టిక్స్ సిద్ధాంతం ప్రకారం, అటువంటి సూక్ష్మమైన కోర్ ఒక విద్యుదయస్కాంత క్షేత్ర మోడ్ (అంటే, ఫండమెంటల్ మోడ్ LP₀₁ లేదా HE₁₁ మోడ్) స్థిరంగా ప్రసారం చేయడానికి మాత్రమే అనుమతించగలదు, అంటే, సింగిల్ మోడ్. ఇది మల్టీమోడ్ ఫైబర్‌లలో ఉన్న ఇంటర్‌మోడల్ డిస్పర్షన్ సమస్యను తొలగిస్తుంది, అంటే, వేర్వేరు వేగంతో వేర్వేరు మోడ్‌ల ప్రచారం వల్ల కలిగే పల్స్ బ్రాడనింగ్ దృగ్విషయం. ప్రసార లక్షణాల దృక్కోణం నుండి, సింగిల్-మోడ్ ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లలో అక్షసంబంధ దిశలో వ్యాపించే కాంతి యొక్క మార్గం వ్యత్యాసం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది అవుట్‌పుట్ బీమ్ పరిపూర్ణ ప్రాదేశిక పొందిక మరియు గాసియన్ శక్తి పంపిణీని కలిగి ఉంటుంది మరియు బీమ్ నాణ్యత కారకం M² 1కి చేరుకుంటుంది (ఆదర్శవంతమైన గాసియన్ బీమ్ కోసం M²=1).

ఫైబర్ లేజర్లు మూడవ తరం యొక్క అత్యుత్తమ ప్రతినిధులులేజర్ టెక్నాలజీ, ఇవి అరుదైన భూమి మూలకం-డోప్డ్ గ్లాస్ ఫైబర్‌లను గెయిన్ మాధ్యమంగా ఉపయోగిస్తాయి. గత దశాబ్దంలో, సింగిల్-మోడ్ ఫైబర్ లేజర్‌లు వాటి ప్రత్యేక పనితీరు ప్రయోజనాల కారణంగా ప్రపంచ లేజర్ మార్కెట్‌లో పెరుగుతున్న ముఖ్యమైన వాటాను ఆక్రమించాయి. మల్టీమోడ్ ఫైబర్ లేజర్‌లు లేదా సాంప్రదాయ సాలిడ్-స్టేట్ లేజర్‌లతో పోలిస్తే, సింగిల్-మోడ్ ఫైబర్ లేజర్‌లు 1కి దగ్గరగా ఉండే బీమ్ నాణ్యతతో ఆదర్శవంతమైన గాస్సియన్ బీమ్‌ను ఉత్పత్తి చేయగలవు, అంటే బీమ్ దాదాపు సైద్ధాంతిక కనీస డైవర్జెన్స్ యాంగిల్ మరియు కనిష్ట ఫోకస్డ్ స్పాట్‌ను చేరుకోగలదు. ఈ లక్షణం అధిక ఖచ్చితత్వం మరియు తక్కువ ఉష్ణ ప్రభావం అవసరమయ్యే ప్రాసెసింగ్ మరియు కొలత రంగాలలో దీనిని భర్తీ చేయలేనిదిగా చేస్తుంది.