De Grondprinzip vun Eenmodusfaserlaser

De Grondprinzip vunEenzelmodusfaserlaser

D'Generatioun vun engem Laser erfuerdert d'Erfëllung vun dräi Grondbedingungen: Populatiounsinversioun, eng passend Resonanzhöhl an d'Erreeche vun derLaserSchwellwäert (de Gewënn vum Liicht an der Resonanzhöhl muss méi grouss si wéi de Verloscht). De Funktionsmechanismus vun den Eenmodus-Faserlaser baséiert genee op dëse fundamentale physikalesche Prinzipien a erreecht eng Leeschtungsoptimiséierung duerch déi speziell Struktur vu Faserwellenleiter.

Stimuléiert Stralung an Populatiounsinversioun sinn déi physikalesch Basis fir d'Generatioun vu Laseren. Wann d'Liichtenergie, déi vun der Pompelquell (normalerweis eng Hallefleederlaserdiod) emittéiert gëtt, an d'Verstärkungsfaser injizéiert gëtt, déi mat seltenen Äerdionen (wéi Ytterbium Yb³⁺, Erbium Er³⁺) dotiert ass, absorbéieren déi selten Äerdionen Energie a wiesselen vum Grondzoustand an den ugereegten Zoustand. Wann d'Zuel vun den Ionen am ugereegten Zoustand déi am Grondzoustand iwwerschreit, gëtt en Populatiounsinversiounszoustand geformt. Zu dësem Zäitpunkt wäert de Photon am afalenden Zoustand déi stimuléiert Stralung vum Ion am ugereegten Zoustand ausléisen, wouduerch nei Photone mat der selwechter Frequenz, Phas a Richtung wéi de Photon generéiert ginn, wouduerch eng optesch Verstärkung erreecht gëtt.

Déi zentral Funktioun vum Single-ModusFaserlaserläit an hirem extrem feinen Kärduerchmiesser (typesch 8-14μm). No der Wellenoptiktheorie kann esou e feine Kär nëmmen eng stabil Transmissioun vun engem elektromagnetesche Feldmodus (dh Grondmodus LP₀₁ oder HE₁₁ Modus) erlaben, dat heescht de Single-Modus. Dëst eliminéiert de Problem vun der intermodaler Dispersioun, dat a Multimodefaseren existéiert, dat heescht de Phänomen vun der Pulsverbreedung, deen duerch d'Ausbreedung vu verschiddene Modi mat verschiddene Geschwindegkeete verursaacht gëtt. Aus der Perspektiv vun den Transmissiounseigenschaften ass den Ënnerscheed am Wee vum Liicht, dat sech laanscht d'axial Richtung a Single-Modus-optesche Faseren ausbreet, extrem kleng, wouduerch den Ausgangsstral eng perfekt raimlech Kohärenz an eng gaussesch Energieverdeelung huet, an de Stralqualitéitsfaktor M² kann 1 erreechen (M²=1 fir en ideale gaussesche Stral).

Glasfaserlaser sinn aussergewéinlech Vertrieder vun der drëtter GeneratiounLasertechnologie, déi mat seltenen Äerdelementer dotiert Glasfaseren als Verstärkungsmedium benotzen. An de leschten zéng Joer hunn Single-Modus-Faserlaser en ëmmer méi wichtegen Undeel um globale Lasermaart iwwerholl, dank hiren eenzegaartege Leeschtungsvirdeeler. Am Verglach mat Multimode-Faserlaser oder traditionelle Festkierperlaser kënnen Single-Modus-Faserlaser en idealen Gauss-Strahl mat enger Strahlqualitéit no bei 1 generéieren, dat heescht, datt de Stral bal den theoretesche minimale Divergenzwénkel an de minimale Fokuspunkt erreeche kann. Dës Eegeschaft mécht en onverzichtbar an de Beräicher vun der Veraarbechtung a Miessung, déi héich Präzisioun an e geréngen thermeschen Impakt erfuerderen.