Principio e prospettiva di sviluppo del laser in fibra

Laser in fibra La tecnologia mostra ampie prospettive di applicazione e grandi vantaggi tecnici nel sistema di comunicazione in fibra multiplexing a lunghezza d'onda ad alta velocità e grande capacità, tecnologia di rilevamento delle fibre ad alta precisione e laser ad alta potenza. La ricerca della tecnologia in fibra ottica è stata prestata sempre più attenzione da tutti i paesi del mondo e il suo campo di applicazione si è rapidamente ampliato dalla rete di comunicazione in fibra ottica più matura ad altri campi di applicazione laser più ampi.

Classificazione dei laser in fibra ottica

Tipi di fibre ottiche, laser in fibra possono essere divisi in: laser in fibra di cristalli. Il materiale di lavoro è la fibra di cristalli laser, principalmente laser a fibra a cristallo singolo rubino e ND3+: laser a fibra a cristallo singolo YAG. Laser in fibra ottica non lineare. Esistono principalmente laser a fibra di scattering Raman stimolati e i laser a fibra di dispersione di Brillouin stimolati. Laser in fibra drogata di terre rare. Il materiale a matrice della fibra è di vetro e il laser in fibra è realizzato drogando ioni di terre rare nella fibra per attivarlo. Laser in fibra di plastica. Un laser in fibra è realizzato mediante colorante laser a doping nel nucleo o rivestimento di fibre ottiche di plastica.

Principio di lavoro del laser in fibra ottica

La struttura del laser in fibra è la stessa di quella dei tradizionali laser solidi e gas. La fibra ottica è sostanzialmente composta da tre elementi di base: sorgente di pompaggio, mezzo di guadagno e cavità risonante. Generalmente, alta potenza laser a semiconduttore (LD) viene utilizzato come sorgente della pompa e il mezzo di guadagno è fibra drogata in terra rara o fibra non lineare ordinaria. La cavità risonante può essere composta da elementi di feedback ottico come la griglia in fibra o varie cavità risonanti ad anello. La luce della pompa è accoppiata nella fibra di guadagno attraverso un sistema ottico appropriato. Dopo aver assorbito la luce della pompa, la fibra di guadagno forma un numero di particelle di inversione o guadagno non lineare e la luce di emissione spontanea generata dall'emissione spontanea è sottoposta a amplificazione stimolata e selezione della modalità della cavità risonante e infine viene formata una produzione laser stabile.

Vantaggi del laser in fibra

Come rappresentante della tecnologia laser di terza generazione, la fibra ottica ha i seguenti vantaggi: in primo luogo, i vantaggi della miniaturizzazione e dell'intensificazione apportati dai bassi costi di produzione, dalla tecnologia matura e dalla flessibilità della fibra di vetro; In secondo luogo, la fibra di vetro non ha bisogno della rigorosa corrispondenza della luce della pompa incidente come il cristallo, che è dovuto all'ampia banda di assorbimento causata dall'ampliamento irregolare causato dalla rigida scissione del substrato di vetro. In terzo luogo, il materiale di vetro ha un rapporto di area di volume estremamente bassa, una rapida dissipazione del calore e una bassa perdita, quindi l'efficienza di conversione è alta e la soglia laser è bassa. In quarto luogo, ci sono molte lunghezze d'onda laser di uscita: questo perché i livelli di energia degli ioni terrestre rari sono molto ricchi e ci sono molti tipi di ioni di terre rare; In quinto luogo, sintonizzabilità: a causa dell'ampio livello di energia degli ioni terrestre rare e dello spettro di fluorescenza ampio della fibra di vetro. In sesto luogo, poiché non esiste una lente ottica nella cavità risonante del laser in fibra, ha i vantaggi di regolazione, senza manutenzione e alta stabilità, che non ha eguali dai laser tradizionali. Settimo, la fibra ottica viene esportata, in modo che il laser possa essere facilmente competente per varie applicazioni multidimensionali e arbitrarie di elaborazione dello spazio e la progettazione del sistema meccanico diventa molto semplice. Ottima, essere competente in un ambiente di lavoro duro e avere un'alta tolleranza per polvere, shock, impatto, umidità e temperatura. Nono, non è necessaria la refrigerazione termoelettrica e il raffreddamento dell'acqua, solo un semplice raffreddamento dell'aria. Decima, alta efficienza elettro-ottica: l'efficienza elettro-ottica completa è superiore al 20%, il che consente di risparmiare notevolmente il consumo di energia e il costo di funzionamento. L'undicesimo laser in fibra attualmente commercializzata, ad alta potenza, è di sei chilowatt.

Prospettiva di sviluppo del laser in fibra

La tendenza allo sviluppo dei laser in fibra in futuro si rifletterà nei seguenti aspetti: in primo luogo, migliorando le prestazioni dei laser in fibra: ad esempio, migliorando la potenza di uscita e l'efficienza di conversione, ottimizzando la qualità del raggio, accorciando la durata della fibra di guadagno, migliorando La stabilità del sistema e rendendolo più compatto, gli obiettivi di cui sopra saranno al centro della ricerca futura nel campo dei laser in fibra; In secondo luogo, lo sviluppo di un nuovo tipo di laser in fibra: nel dominio del tempo, il laser in fibra in modalità in modalità a impulso UltraShort con ciclo di lavoro più piccolo è sempre stato un hotspot di ricerca nel campo laser. Il laser a fibra di impulsi a femtosecondi ad alta potenza è sempre stato un obiettivo a lungo termine. La svolta in questo campo non può solo fornire una fonte di luce ideale per il multiplexing della divisione del tempo di comunicazione ottica (OTDM), ma promuovere anche efficacemente lo sviluppo di elaborazione laser, marcatura laser e crittografia laser e altre industrie correlate. Nel dominio di frequenza, il laser in fibra sintonizzabile con produzione a banda larga diventerà un hotspot di ricerca. Si può prevedere che con il miglioramento delle tecnologie correlate, i laser in fibra si sviluppano in un campo più ampio e potrebbe diventare una nuova generazione di fonti di luce per sostituire laser a stato solido e laser a semiconduttore, formando una nuova industria.