Descrivi brevemente i principi fondamentali dilaser a fibra
Il laser a fibra utilizza una fibra di vetro drogata con elementi delle terre rare come mezzo di guadagno, che genera un'inversione del numero di particelle sotto l'azione della luce di pompaggio e, accoppiata a una cavità risonante, fornisce un feedback ottico, ottenendo in definitiva un'oscillazione laser stabile in uscita. Rappresenta un esempio di tecnologia laser di terza generazione che combina un'elevata qualità del fascio e un'elevata efficienza di conversione.
1. Funzione principale e processo di funzionamento di un risonatore
Il risonatore è la struttura centrale che genera l'oscillazione laser. Costruisce un circuito di feedback ottico chiuso, consentendo ai fotoni di amplificarsi avanti e indietro all'interno della cavità fino a quando la perdita totale non viene superata per formare un fortelaserche può essere prodotto.
1.1In un tipicolaser a fibra drogata con ittrioIl risonatore è composto da una coppia di reticoli di Bragg in fibra:
Reticolo ad alta riflettività: con una riflettività superiore al 99% per la lunghezza d'onda laser target, si tratta quasi di uno specchio a riflessione totale che riflette completamente la luce verso la fibra di guadagno.
Reticolo accoppiato in uscita: mantiene il 10%~50% di riflettività per mantenere l'oscillazione intracavità e l'uscita trasmessa rimanente può essere utilizzata per il laser
1.2 Flusso di lavoro completo:
La luce di pompaggio viene iniettata nella fibra di guadagno attraverso un beamformer per eccitare gli ioni di itterbio e generare emissione spontanea; solo i fotoni con lunghezze d'onda compatibili con il reticolo vengono riflessi dai due reticoli terminali e continuamente amplificati dalla radiazione stimolata durante il processo di andata e ritorno all'interno della cavità. Dopo che l'intensità luminosa si è saturata, una luce laser stabile viene emessa dall'estremità di accoppiamento in uscita.
2. Meccanismo di filtraggio dei modelli
Questo meccanismo viene utilizzato per sopprimere i modi trasversali di ordine superiore, mantenendo solo il modo fondamentale per ottenere un'uscita di alta qualità del fascio (M² vicino a 1), basandosi su percorsi doppi per raggiungere:
2.1 Il vincolo della guida d'onda della fibra di guadagno a doppio rivestimento: il diametro del nucleo è di soli 10-20 μm, appartenente a una guida d'onda monomodale o a pochi modi, e solo il modo fondamentale può ottenere una bassa perdita e una trasmissione stabile; il rivestimento esterno di grandi dimensioni è responsabile della trasmissione della luce di pompaggio multimodale per garantire l'efficienza di pompaggio
2.2 Schermatura della competizione di guadagno: il campo ottico del modo fondamentale è completamente concentrato al centro del nucleo della fibra drogata con ittrio, con la massima sovrapposizione con il mezzo di guadagno, e il guadagno di amplificazione ottenuto è molto più elevato di quello dei modi di ordine superiore distribuiti al bordo del nucleo della fibra; piegando intenzionalmente la fibra, vengono introdotte ulteriori perdite di dispersione dei modi di ordine superiore, sopprimendo infine completamente i modi di ordine superiore e ottenendo un'uscita in puro modo fondamentale.
Data di pubblicazione: 14 luglio 2026