Основният принцип наедномодови влакнести лазери
Генерирането на лазер изисква спазването на три основни условия: инверсия на популацията, подходяща резонансна кухина и достигане налазерпраг (усилването на светлината в резонансната кухина трябва да е по-голямо от загубата). Механизмът на работа на едномодовите влакнести лазери е базиран именно на тези фундаментални физически принципи и постига оптимизация на производителността чрез специалната структура на влакнестите вълноводи.
Стимулираното лъчение и инверсията на популацията са физическата основа за генерирането на лазери. Когато светлинната енергия, излъчвана от източника на помпа (обикновено полупроводников лазерен диод), се инжектира в усилващото влакно, легирано с редкоземни йони (като итербий Yb³⁺, ербий Er³⁺), редкоземните йони абсорбират енергия и преминават от основно състояние във възбудено състояние. Когато броят на йоните във възбудено състояние надвиши този в основното състояние, се образува състояние на инверсия на популацията. В този момент падащият фотон ще задейства стимулираното лъчение на йона във възбудено състояние, генерирайки нови фотони със същата честота, фаза и посока като падащия фотон, като по този начин се постига оптично усилване.
Основната характеристика на едномодовиявлакнести лазерисе крие в изключително малкия им диаметър на сърцевината (обикновено 8-14μm). Според теорията на вълновата оптика, такава фина сърцевина може да позволи стабилно предаване само на един електромагнитен режим (т.е. фундаментален режим LP₀₁ или HE₁₁ режим), т.е. едномодовия режим. Това елиминира проблема с интермодалната дисперсия, съществуващ в многомодовите влакна, т.е. феномена на разширяване на импулса, причинен от разпространението на различни режими с различни скорости. От гледна точка на характеристиките на предаване, разликата в пътя на светлината, разпространяваща се по аксиална посока в едномодовите оптични влакна, е изключително малка, което прави изходния лъч да има перфектна пространствена кохерентност и Гаусово разпределение на енергията, а коефициентът на качество на лъча M² може да достигне 1 (M²=1 за идеален Гаусов лъч).
Фибролазерите са изключителни представители на третото поколениелазерна технология, които използват стъклени влакна, легирани с редкоземни елементи, като усилваща среда. През последното десетилетие едномодовите влакнести лазери заемат все по-важен дял на световния лазерен пазар, благодарение на своите уникални предимства в производителността. В сравнение с многомодовите влакнести лазери или традиционните твърдотелни лазери, едномодовите влакнести лазери могат да генерират идеален Гаусов лъч с качество на лъча близко до 1, което означава, че лъчът може да достигне почти теоретичния минимален ъгъл на дивергенция и минималното фокусирано петно. Тази характеристика го прави незаменим в областите на обработката и измерването, които изискват висока прецизност и ниско термично въздействие.
Време на публикуване: 19 ноември 2025 г.