एकल-मोड फाइबर लेज़रों का मूल सिद्धांत

का मूल सिद्धांतएकल-मोड फाइबर लेज़रों

लेज़र के निर्माण के लिए तीन बुनियादी शर्तों को पूरा करना आवश्यक है: जनसंख्या व्युत्क्रमण, एक उपयुक्त अनुनाद गुहा, औरलेज़रसीमा (अनुनाद गुहा में प्रकाश का लाभ हानि से अधिक होना चाहिए)। एकल-मोड फाइबर लेज़रों का कार्य तंत्र इन मूलभूत भौतिक सिद्धांतों पर सटीक रूप से आधारित है और फाइबर वेवगाइड्स की विशेष संरचना के माध्यम से प्रदर्शन अनुकूलन प्राप्त करता है।

उत्तेजित विकिरण और जनसंख्या व्युत्क्रमण लेज़रों के निर्माण का भौतिक आधार हैं। जब पंप स्रोत (आमतौर पर एक अर्धचालक लेज़र डायोड) द्वारा उत्सर्जित प्रकाश ऊर्जा को दुर्लभ मृदा आयनों (जैसे यटरबियम Yb³⁺, अर्बियम Er³⁺) से डोपित लाभ तंतु में प्रविष्ट कराया जाता है, तो दुर्लभ मृदा आयन ऊर्जा अवशोषित करते हैं और मूल अवस्था से उत्तेजित अवस्था में संक्रमण करते हैं। जब उत्तेजित अवस्था में आयनों की संख्या मूल अवस्था से अधिक हो जाती है, तो जनसंख्या व्युत्क्रमण अवस्था निर्मित होती है। इस बिंदु पर, आपतित फोटॉन उत्तेजित अवस्था आयन के उत्तेजित विकिरण को सक्रिय करेगा, जिससे आपतित फोटॉन के समान आवृत्ति, कला और दिशा वाले नए फोटॉन उत्पन्न होंगे, जिससे प्रकाशीय प्रवर्धन प्राप्त होगा।

एकल-मोड की मुख्य विशेषताफाइबर लेज़रोंउनके अत्यंत महीन कोर व्यास (आमतौर पर 8-14μm) में निहित है। तरंग प्रकाशिकी सिद्धांत के अनुसार, ऐसा महीन कोर केवल एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र मोड (यानी, मूल मोड LP₀₁ या HE₁₁ मोड) को स्थिर रूप से प्रसारित करने की अनुमति दे सकता है, अर्थात एकल मोड। यह मल्टीमोड फाइबर में मौजूद इंटरमॉडल फैलाव की समस्या को समाप्त करता है, अर्थात, विभिन्न गति पर विभिन्न मोड के प्रसार के कारण होने वाली पल्स चौड़ीकरण घटना। संचरण विशेषताओं के दृष्टिकोण से, एकल-मोड ऑप्टिकल फाइबर में अक्षीय दिशा के साथ प्रकाश के प्रसार का पथ अंतर बेहद छोटा होता है, जो आउटपुट बीम को सही स्थानिक सुसंगतता और गाऊसी ऊर्जा वितरण देता है, और बीम गुणवत्ता कारक M² 1 (एक आदर्श गाऊसी बीम के लिए M² = 1) के करीब पहुंच सकता है।

फाइबर लेज़र तीसरी पीढ़ी के उत्कृष्ट प्रतिनिधि हैंलेजर तकनीक, जो लाभ माध्यम के रूप में दुर्लभ पृथ्वी तत्व-मिश्रित ग्लास फाइबर का उपयोग करते हैं। पिछले एक दशक में, एकल-मोड फाइबर लेज़रों ने अपने अद्वितीय प्रदर्शन लाभों के कारण वैश्विक लेज़र बाजार में एक महत्वपूर्ण हिस्सेदारी हासिल कर ली है। मल्टीमोड फाइबर लेज़रों या पारंपरिक सॉलिड-स्टेट लेज़रों की तुलना में, एकल-मोड फाइबर लेज़र 1 के करीब बीम गुणवत्ता के साथ एक आदर्श गॉसियन बीम उत्पन्न कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि बीम लगभग सैद्धांतिक न्यूनतम विचलन कोण और न्यूनतम केंद्रित बिंदु तक पहुँच सकता है। यह विशेषता इसे प्रसंस्करण और मापन के उन क्षेत्रों में अपूरणीय बनाती है जिनमें उच्च परिशुद्धता और कम तापीय प्रभाव की आवश्यकता होती है।