सिंगल-मोड फाइबर लेजर का मूल सिद्धांत

मूल सिद्धांतसिंगल-मोड फाइबर लेजर

लेजर उत्पन्न करने के लिए तीन मूलभूत शर्तों को पूरा करना आवश्यक है: जनसंख्या व्युत्क्रमण, एक उपयुक्त अनुनादी गुहा और उस स्तर तक पहुँचना।लेज़रथ्रेशहोल्ड (अनुनादी गुहा में प्रकाश का लाभ हानि से अधिक होना चाहिए)। सिंगल-मोड फाइबर लेजर की कार्यप्रणाली इन्हीं मूलभूत भौतिक सिद्धांतों पर आधारित है और फाइबर वेवगाइड की विशेष संरचना के माध्यम से प्रदर्शन अनुकूलन प्राप्त करती है।

उत्तेजित विकिरण और जनसंख्या व्युत्क्रमण लेजर उत्पादन का भौतिक आधार हैं। जब पंप स्रोत (आमतौर पर एक अर्धचालक लेजर डायोड) द्वारा उत्सर्जित प्रकाश ऊर्जा को दुर्लभ पृथ्वी आयनों (जैसे यटरबियम Yb³⁺, एर्बियम Er³⁺) से युक्त गेन फाइबर में प्रविष्ट किया जाता है, तो दुर्लभ पृथ्वी आयन ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और मूल अवस्था से उत्तेजित अवस्था में परिवर्तित हो जाते हैं। जब उत्तेजित अवस्था में आयनों की संख्या मूल अवस्था में आयनों की संख्या से अधिक हो जाती है, तो जनसंख्या व्युत्क्रमण अवस्था बनती है। इस बिंदु पर, आपतित फोटॉन उत्तेजित अवस्था वाले आयन के उत्तेजित विकिरण को सक्रिय करता है, जिससे आपतित फोटॉन के समान आवृत्ति, कला और दिशा वाले नए फोटॉन उत्पन्न होते हैं, इस प्रकार प्रकाशीय प्रवर्धन प्राप्त होता है।

सिंगल-मोड की मुख्य विशेषताफाइबर लेजरइसकी मुख्य विशेषता इनके अत्यंत सूक्ष्म कोर व्यास (आमतौर पर 8-14μm) में निहित है। तरंग प्रकाशिकी सिद्धांत के अनुसार, ऐसा सूक्ष्म कोर केवल एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र मोड (अर्थात, मौलिक मोड LP₀₁ या HE₁₁ मोड) को ही स्थिर रूप से संचारित होने देता है, यानी एकल मोड। यह मल्टीमोड फाइबर में मौजूद अंतरमोडल फैलाव की समस्या को समाप्त करता है, अर्थात्, विभिन्न गतियों पर विभिन्न मोड के प्रसार के कारण होने वाली पल्स चौड़ीकरण की घटना को। संचरण विशेषताओं के दृष्टिकोण से, एकल-मोड ऑप्टिकल फाइबर में अक्षीय दिशा में प्रसारित होने वाले प्रकाश का पथ अंतर अत्यंत कम होता है, जिससे आउटपुट बीम में पूर्ण स्थानिक सुसंगतता और गाऊसी ऊर्जा वितरण होता है, और बीम गुणवत्ता कारक M² 1 के करीब पहुंच सकता है (एक आदर्श गाऊसी बीम के लिए M²=1)।

फाइबर लेजर तीसरी पीढ़ी के उत्कृष्ट प्रतिनिधि हैं।लेजर प्रौद्योगिकीसिंगल-मोड फाइबर लेजर दुर्लभ पृथ्वी तत्व-मिश्रित कांच फाइबर को गेन माध्यम के रूप में उपयोग करते हैं। पिछले दशक में, अपनी अनूठी प्रदर्शन विशेषताओं के कारण, सिंगल-मोड फाइबर लेजर ने वैश्विक लेजर बाजार में तेजी से महत्वपूर्ण स्थान प्राप्त किया है। मल्टीमोड फाइबर लेजर या पारंपरिक सॉलिड-स्टेट लेजर की तुलना में, सिंगल-मोड फाइबर लेजर लगभग 1 की बीम गुणवत्ता के साथ एक आदर्श गाऊसी बीम उत्पन्न कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि बीम सैद्धांतिक न्यूनतम विचलन कोण और न्यूनतम केंद्रित बिंदु तक लगभग पहुंच सकता है। यह विशेषता इसे प्रसंस्करण और मापन के उन क्षेत्रों में अपरिहार्य बनाती है जिनमें उच्च परिशुद्धता और कम तापीय प्रभाव की आवश्यकता होती है।