Põhiprintsiipühemoodilised kiudlaserid
Laseri genereerimiseks on vaja täita kolm põhitingimust: populatsiooni inversioon, sobiv resonantsüvend jalaserlävi (valguse võimendus resonantsõõnsuses peab olema suurem kui kadu). Ühemoodiliste kiudlaserite töömehhanism põhineb täpselt nendel füüsikalistel põhiprintsiipidel ja saavutab jõudluse optimeerimise kiudlainejuhtide spetsiaalse struktuuri abil.
Stimuleeritud kiirgus ja populatsiooni inversioon on laserite genereerimise füüsikaline alus. Kui pumbaallika (tavaliselt pooljuhtlaserdiood) kiiratav valgusenergia süstitakse haruldaste muldmetallide ioonidega (näiteks ütterbium Yb³⁺, erbium Er³⁺) legeeritud võimenduskiudu, neelavad haruldaste muldmetallide ioonid energiat ja lähevad põhiolekust ergastatud olekusse. Kui ergastatud olekus olevate ioonide arv ületab põhiolekus olevate ioonide arvu, tekib populatsiooni inversiooni olek. Sel hetkel käivitab langev footon ergastatud oleku iooni stimuleeritud kiirguse, genereerides uusi sama sageduse, faasi ja suunaga footoneid kui langev footon, saavutades seeläbi optilise võimenduse.
Ühe režiimi põhiomaduskiudlaseridseisneb nende äärmiselt peenes südamiku läbimõõdus (tavaliselt 8–14 μm). Laineoptika teooria kohaselt võimaldab selline peen südamik stabiilselt edastada ainult ühte elektromagnetvälja moodi (st põhimoodi LP₀₁ või HE₁₁ moodi), st ühemoodilist. See välistab mitmemoodilistes kiududes esineva intermodaalse dispersiooniprobleemi, st impulsi laienemise nähtuse, mis on põhjustatud erinevate moodide levimisest erineva kiirusega. Edastusomaduste seisukohast on ühemoodilistes optilistes kiududes aksiaalsuunas leviva valguse teekonna erinevus äärmiselt väike, mis annab väljundkiirele täiusliku ruumilise koherentsuse ja Gaussi energiajaotuse ning kiire kvaliteeditegur M² võib läheneda 1-le (ideaalse Gaussi kiire puhul M² = 1).
Kiudlaserid on kolmanda põlvkonna silmapaistvad esindajad.lasertehnoloogia, mis kasutavad võimenduskeskkonnana haruldaste muldmetallidega legeeritud klaaskiude. Viimase kümnendi jooksul on ühemoodilised kiudlaserid oma ainulaadsete jõudluseeliste tõttu hõivanud üha olulisema osa ülemaailmsel laserite turul. Võrreldes mitmemoodiliste kiudlaserite või traditsiooniliste tahkislaseritega suudavad ühemoodilised kiudlaserid genereerida ideaalse Gaussi kiire, mille kiire kvaliteet on lähedane 1-le, mis tähendab, et kiir saavutab peaaegu teoreetilise minimaalse hajumisnurga ja minimaalse fokuseeritud punkti. See omadus muudab selle asendamatuks töötlemise ja mõõtmise valdkondades, mis nõuavad suurt täpsust ja väikest termilist mõju.
Postituse aeg: 19. november 2025