La struttura centrale di unlaser a fibra monomodale
Le eccezionali prestazioni della modalità singolalaser a fibraderiva dalla precisa progettazione della loro struttura interna. L'efficiente funzionamento collaborativo tra tutti i componenti è la base per ottenere un'emissione laser stabile e di alta qualità.
Ad esempio, un laser a 976 nm con un'efficienza di conversione elettro-ottica relativamente elevata viene utilizzato per caricare la fibra drogata, quindi una luce seed a 1064 nm con una buona qualità del fascio viene utilizzata per guidare la fibra drogata caricata per rilasciare un laser a 1064 nm con energia più elevata. Maggiore è l'energia laser a 1064 nm richiesta, maggiore è la potenza e la quantità della sorgente di pompaggio richieste.
Spiegazione dettagliata dei componenti chiave
La sorgente della pompa è la fonte di energia dellaser, di solito unlaser a semiconduttorediodo, la cui lunghezza d'onda di emissione corrisponde al picco di assorbimento del mezzo di guadagno (ad esempio, una fibra drogata con itterbio corrisponde a una lunghezza d'onda di 915 nm o 976 nm). I laser monomodali richiedono che la sorgente luminosa di pompaggio abbia anche un'elevata coerenza spaziale. Pertanto, i diodi laser accoppiati in fibra monomodale vengono spesso utilizzati per garantire che la luce di pompaggio possa essere iniettata in modo efficiente nel sottile nucleo della fibra monomodale.
2. Le fibre di guadagno sono il mezzo principale per la generazione laser e sono solitamente fibre di vetro al quarzo drogate con elementi di terre rare. Tra gli ioni drogati più comuni figurano itterbio (Yb³⁺), erbio (Er³⁺), tulio (Tm³⁺), ecc., che corrispondono a diverse bande di lunghezza d'onda in uscita (come 1064 nm, 1550 nm, 2 μm, ecc.). La lunghezza della fibra di guadagno deve essere progettata con precisione per garantire il pieno assorbimento della luce di pompaggio, mantenendo al contempo un'elevata efficienza di conversione opto-ottica.
3. La forma di implementazione più comune di una cavità risonante è la coppia di reticoli di Bragg in fibra. Un reticolo si forma esponendo le fibre ottiche a frange di interferenza laser ultraviolette, causando una variazione periodica permanente dell'indice di rifrazione delle loro regioni centrali. Controllando il periodo e la lunghezza del reticolo, è possibile controllare con precisione la lunghezza d'onda centrale e la larghezza di banda della sua riflessione. Questa struttura a cavità risonante completamente in fibra non richiede componenti discreti come lenti ottiche, migliorando significativamente la stabilità e la capacità anti-interferenza del sistema.
4. Il sistema di uscita per la collimazione del fascio è solitamente posizionato dietro il reticolo di uscita. La sua funzione è quella di convertire il laser divergente emesso dalla fibra ottica in luce parallela collimata o di focalizzarlo ulteriormente sulla superficie di lavoro. Questo sistema solitamente include lenti autofocalizzanti o gruppi di lenti microminiaturizzate e adotta una struttura meccanica precisa per garantire la precisione dell'allineamento. Un design ottico di alta qualità può ridurre efficacemente le aberrazioni e garantire che il fascio di uscita mantenga un'eccellente distribuzione gaussiana.
Data di pubblicazione: 25-11-2025