7 využití a výhody vláknového laseru: Fakta, která byste měli vědět!

by

Vláknové lasery mají oproti jiným laserům významné výhody:

  • U vláknových laserů je laserové světlo produkováno a směrováno integrálně flexibilním médiem, které umožňuje lepší a snadnější přenos laserového světla do cílového umístění.
  • Lasery na bázi optických vláken poskytují vysoký výstupní výkon ve srovnání s jinými různými typy laserů.
  • Lasery na bázi optických vláken poskytují velmi vysoký optický zisk a mají aktivní oblasti v rozmezí několika kilometrů.
  • Optická vlákna mají vysoký poměr povrchu k objemu, který umožňuje nepřetržitý výstupní výkon na úrovni kilowattu s účinným chlazením.
  • Vlnovod optického vlákna snižuje zkreslení v optické cestě v důsledku tepelných problémů.
  • Laser na bázi optických vláken je poměrně kompaktnější než laser v pevné fázi nebo plynový (se stejným výkonem) a generuje vysoce kvalitní laserový paprsek s omezenou difrakcí.
  • Lasery na bázi optických vláken poskytují vibrační stabilitu, vysokou teplotní toleranci a delší životnost při nižších nákladech.

Aplikace vláknových laserů:

  • Lasery na bázi optických vláken poskytují vysoce výkonné kontinuální laserové paprsky, které mohou být účinné pro několik průmyslových aplikací, jako je svařování a řezání materiálů, jako je polymer nebo kov nebo sklo. Pro gravírování do materiálů se používají lasery se střední a nízkou spotřebou vláknové optiky.
  • Kromě průmyslových aplikací se lasery na bázi optických vláken používají také v medicíně, telekomunikacích a spektroskopii. lasery se velmi dobře hodí v lékařství na jemné a měkké tkáně, kde může být použití skalpelu obtížné. Lasery na bázi optických vláken se často používají ve spektroskopii ke studiu a pozorování interakce mezi elektromagnetickým zářením a hmotou.
Optické vlákno.svg
Demonstrace přenosu světla kabelem z optických vláken. zdroj obrázku: Gringer, Optické vlákno, označeno jako public domain, více podrobností o Wikimedia Commons

Co jsou vláknové lasery?

Vláknové lasery nebo lasery z optických vláken využívají pro přenos světla princip úplného vnitřního odrazu pomocí optických vláken. Tyto lasery se používají k přenosu světla na dlouhé délky a také pomáhají snižovat tepelné zkreslení laserového paprsku. Lasery z optických vláken jsou obecně dotovány vzácnými zeminami jako ytterbium, erbium, neodym, praseodymium, holmium, dysprosium a thulium. Tyto lasery používaly dopované vláknové zesilovače, které k zajištění zesílení světla nepoužívají lasování. Zisk v těchto laserech zajišťují nelinearity vláken, jako je čtyřvlnné míchání nebo stimulovaný Ramanův rozptyl. Ve vláknových laserech je laserová dutina generována metodou fúzní spojování s různými optickými vlákny.

Spojování optickými vlákny
fúzní spojování optická vlákna. zdroj obrázku: Jerome Nicolle, Spojování optickými vlákny, CC BY-SA 3.0

Co jsou lasery s optickými vlákny?

Fiber disk laser je forma optického vlákna laseru, ve kterém není čerpadlo omezeno uvnitř pláště optického vlákna. Čerpadlo v těchto laserech je stočeno, aby vícekrát nasměrovalo světlo čerpadla na jádro. Tyto typy laserů jsou účinné pro škálování výkonu, které vyžaduje několik zdrojů pumpy po obvodu cívky.

vláknový laser
lasery s optickými vlákny.
Zdroj obrázku: Ken-ichi Ueda - od autora
3 vláknové kotoučové lasery, vláknové lasery s příčnou dodávkou čerpadla. optické vlákno s Yb: dotované jádro je stočeno a obklopeno laserové diody. Wikipedie

Jak jsou režimově uzamčeny lasery z optických vláken?

Lasery na bázi optických vláken jsou obecně blokovány režimem pomocí dvojlomnosti vlákna. Kvůli optickému nelineárnímu Kerrovmu efektu se míra změny polarizace mění s intenzitou světla. Proto polarizátor přítomný v laserové dutině absorbuje nebo blokuje laserové světlo s nižší intenzitou a umožňuje průchod světla s vysokou intenzitou se zanedbatelným útlumem. To podporuje pulzy uzamčené režimem.

 Občas se pro lasery s optickým vláknem s blokováním režimu používají také polovodičová zrcadla se saturovatelným absorbérem (SESAM). Polovodičová zrcátka se saturovatelným absorbérem (SESAM) mají některé techniky saturovatelného absorbéru, které umožňují přizpůsobení limitů absorbéru podle typu laseru. V poslední době jsou absorbéry saturovatelné grafenem zabudovány do optických vláken (zejména v laditelných laserech) pro režimové blokování.

Zámek modelu 1
Struktura laserového režimu
Zdroj obrázku: Diagram režimu dutin pro modelování článek. Natáhl DrBob.
CC BY-SA 3.0 wikipedia

Co jsou to lasery s tmavým solitonovým vláknem?

Tmavé solitonové lasery byly vyrobeny z vláknového laseru dopovaného erbiem s normální disperzí, který má v laserové dutině polarizátor. Tyto lasery patří do režimu non-mode zamykání. I když je emise jasných pulsů pro tyto lasery běžná, za vhodných podmínek jsou lasery s tmavým solitonovým vláknem schopné emitovat jeden nebo více temných pulsů. Generování temných pulsů těmito lasery lze přičíst tvarování temných solitonů podle numerických simulací.

Co jsou to lasery s vícevlnovými optickými vlákny?

Vláknové lasery s více vlnovými délkami jsou typy laserů založených na optických vláknech, které generují více vlnových délek laserového světla současně. Laser na bázi optických vláken ZBLAN demonstroval emise modrého a zeleného koherentního světla současně. Laser s koncovým čerpáním ZBLAN byl uzemněn na médiu optického zesílení s konverzí, které pro čerpání fluoridového vlákna dopovaného Pr3 + / Yb3 + používalo polovodičové lasery delších vlnových délek. Toto fluoridové vlákno mělo potažené dielektrické zrcadla přítomná na obou koncích optického vlákna pro vytvoření dutiny.

Chcete-li vědět více o laserové fyzice a různých typech laserů, navštivte https://techiescience.com/laser-physics/

Také čtení:

     

Zanechat komentář