اصل اساسیِلیزرهای فیبری تک مد
تولید لیزر نیازمند برآورده شدن سه شرط اساسی است: وارونگی جمعیت، یک حفره رزونانس مناسب و رسیدن به ...لیزرآستانه (بهره نور در حفره رزونانس باید بیشتر از تلفات باشد). مکانیسم کار لیزرهای فیبری تک مد دقیقاً مبتنی بر این اصول فیزیکی بنیادی است و از طریق ساختار ویژه موجبرهای فیبری به بهینه‌سازی عملکرد دست می‌یابد.
تابش القایی و وارونگی جمعیت، اساس فیزیکی تولید لیزر هستند. هنگامی که انرژی نوری ساطع شده توسط منبع پمپ (معمولاً یک دیود لیزر نیمه‌هادی) به فیبر بهره آلاییده شده با یون‌های عناصر خاکی کمیاب (مانند ایتربیم Yb³⁺، اربیم Er³⁺) تزریق می‌شود، یون‌های عناصر خاکی کمیاب انرژی را جذب کرده و از حالت پایه به حالت برانگیخته منتقل می‌شوند. هنگامی که تعداد یون‌ها در حالت برانگیخته از تعداد یون‌ها در حالت پایه بیشتر شود، یک حالت وارونگی جمعیت تشکیل می‌شود. در این مرحله، فوتون فرودی، تابش القایی یون حالت برانگیخته را آغاز می‌کند و فوتون‌های جدیدی با فرکانس، فاز و جهت مشابه فوتون فرودی تولید می‌کند و در نتیجه تقویت نوری حاصل می‌شود.
ویژگی اصلی تک حالتهلیزرهای فیبریاین امر در قطر بسیار ریز هسته آنها (معمولاً 8-14 میکرومتر) نهفته است. طبق نظریه اپتیک موجی، چنین هسته ظریفی فقط می‌تواند به یک مد میدان الکترومغناطیسی (یعنی مد اساسی LP₀₁ یا HE₁₁) اجازه دهد تا به طور پایدار منتقل شود، یعنی همان مد واحد. این امر مشکل پراکندگی بین مدی موجود در فیبرهای چند مدی، یعنی پدیده پهن شدن پالس ناشی از انتشار مدهای مختلف با سرعت‌های مختلف را از بین می‌برد. از منظر ویژگی‌های انتقال، اختلاف مسیر نور منتشر شده در امتداد جهت محوری در فیبرهای نوری تک مدی بسیار کوچک است، که باعث می‌شود پرتو خروجی دارای انسجام مکانی کامل و توزیع انرژی گاوسی باشد و ضریب کیفیت پرتو M² می‌تواند به 1 نزدیک شود (M²=1 برای یک پرتو گاوسی ایده‌آل).
لیزرهای فیبری نمایندگان برجسته نسل سوم هستند.فناوری لیزرکه از فیبرهای شیشه‌ای آلاییده شده با عناصر خاکی کمیاب به عنوان محیط بهره استفاده می‌کنند. در طول دهه گذشته، لیزرهای فیبری تک مد به لطف مزایای عملکردی منحصر به فرد خود، سهم فزاینده‌ای در بازار جهانی لیزر داشته‌اند. در مقایسه با لیزرهای فیبری چند مد یا لیزرهای حالت جامد سنتی، لیزرهای فیبری تک مد می‌توانند یک پرتو گاوسی ایده‌آل با کیفیت پرتو نزدیک به ۱ تولید کنند، به این معنی که پرتو تقریباً می‌تواند به حداقل زاویه واگرایی نظری و حداقل نقطه متمرکز برسد. این ویژگی، آن را در زمینه‌های پردازش و اندازه‌گیری که نیاز به دقت بالا و تأثیر حرارتی کم دارند، غیرقابل جایگزین می‌کند.
زمان ارسال: ۱۹ نوامبر ۲۰۲۵