Princípio e Perspectiva de Desenvolvimento de Laser de Fibra

Laser de fibraA tecnologia mostra amplas perspectivas de aplicação e grandes vantagens técnicas no sistema de comunicação de fibra multiplexante de divisão de comprimento de onda de alta velocidade e grande capacidade, tecnologia de detecção de fibra de alta precisão e laser de alta potência. A pesquisa da tecnologia de fibra óptica tem recebido cada vez mais atenção por todos os países do mundo, e seu campo de aplicação se expandiu rapidamente da rede de comunicação de fibra óptica mais madura para outros campos de aplicação de laser mais amplos.

Classificação de lasers de fibra óptica

Tipos de fibras ópticas, lasers de fibra podem ser divididos em: lasers de fibra de cristal. O material de trabalho é fibra de cristal a laser, principalmente laser de fibra de cristal único rubi e laser de fibra de cristal único Nd3 +:YAG. Laser de fibra óptica não linear. Existem principalmente lasers de fibra de espalhamento Raman estimulados e lasers de fibra de espalhamento Brillouin estimulados. Laser de fibra dopada de terras raras. O material da matriz da fibra é o vidro, e o laser da fibra é feito dopando íons de terras raras na fibra para ativá-la. Laser de fibra de plástico. Um laser de fibra é feito dopando corante laser no núcleo ou revestimento de fibra óptica de plástico.

Princípio de funcionamento do laser de fibra óptica

A estrutura do laser de fibra é a mesma que a dos tradicionais lasers sólidos e de gás. A fibra óptica é composta basicamente de três elementos básicos: fonte da bomba, meio de ganho e cavidade ressonante. Geralmente, de alta potênciaLaser semicondutor(LD) é usado como fonte de bomba, e o meio de ganho é fibra dopada de terras raras ou fibra não linear comum. A cavidade ressonante pode ser composta de elementos de feedback óptico, como grade de fibra, ou várias cavidades ressonantes de anel. A luz da bomba é acoplada à fibra de ganho através de um sistema óptico apropriado. Depois de absorver a luz da bomba, a fibra de ganho forma uma inversão do número de partículas ou ganho não linear, e a luz de emissão espontânea gerada pela emissão espontânea é submetida a amplificação estimulada e seleção de modo da cavidade ressonante, e finalmente uma saída de laser estável é formada.

Vantagens do laser de fibra

Como representante da tecnologia laser de terceira geração, a fibra óptica tem as seguintes vantagens: Primeiro, as vantagens da miniaturização e intensificação trazidas pelo baixo custo de fabricação, Tecnologia madura e a flexibilidade da fibra de vidro; Em segundo lugar, a fibra de vidro não precisa da correspondência de fase estrita da luz da bomba incidente como o cristal, que é devidoÀ ampla banda de absorção causada pelo alargamento desigual causado pela divisão Stark do substrato de vidro. Em terceiro lugar, o material de vidro tem extremamente baixa relação volume-área, rápida dissipação de calor e baixa perda, de modo que a eficiência de conversão é alta e o limiar do laser é baixo. Em quarto lugar, existem muitos comprimentos de onda de laser de saída: isso ocorre porque os níveis de energia dos íons de terras raras são muito ricos e existem muitos tipos de íons de terras raras; Em quinto lugar, tunability: devido ao amplo nível de energia dos íons de terras raras e ao amplo espectro de fluorescência da fibra de vidro. Em sexto lugar, como não há lentes ópticas na cavidade ressonante do laser de fibra, ela tem as vantagens de estabilidade livre de ajuste, livre de manutenção e alta, o que é incomparável com os lasers tradicionais. Em sétimo lugar, a fibra óptica é exportada, para que o laser possa ser facilmente competente para várias aplicações de processamento de espaço multidimensionais e arbitrárias, e o design do sistema mecânico se torna muito simples. Oitavo, seja competente no ambiente de trabalho áspero, e tenha a tolerância alta para a poeira, o choque, o impacto, a umidade e a temperatura. Nono, não há necessidade de refrigeração termoelétrica e resfriamento de água, apenas resfriamento de ar simples. Décima, alta eficiência eletro-óptica: a eficiência eletro-óptica abrangente é tão alta quanto mais de 20%, o que economiza muito o consumo de energia e o custo de operação. O décimo primeiro laser de fibra de alta potência, atualmente comercializado, tem seis quilowatts.

Perspectiva de desenvolvimento de laser de fibra

A tendência de desenvolvimento de lasers de fibra no futuro será refletida no seguinteAspectos: Primeiro, melhorando o desempenho dos lasers de fibra: por exemplo, melhorando a potência de saída e a eficiência de conversão, otimizando a qualidade do feixe, encurtando o comprimento da fibra de ganho, melhorando a estabilidade do sistema e tornando-o mais compacto, Os objetivos acima serão o foco de pesquisas futuras no campo de lasers de fibra; Em segundo lugar, o desenvolvimento de um novo tipo de laser de fibra: No domínio do tempo, o laser de fibra bloqueada em modo de pulso ultracurto com ciclo de trabalho menor sempre foi um ponto de acesso de pesquisa no campo do laser. O laser de fibra de pulso de femtossegundo de alta potência sempre foi um objetivo de longo prazo. O avanço neste campo não só pode fornecer uma fonte de luz ideal para multiplexação de divisão de tempo de comunicação óptica (OTDM), mas também efetivamente promover o desenvolvimento do processamento a laser, marcação a laser e criptografia a laser e outras indústrias relacionadas. No domínio da frequência, o laser de fibra sintonizável com saída de banda larga se tornará um ponto de acesso de pesquisa. Pode-se prever que, com a melhoria das tecnologias relacionadas, os lasers de fibra se desenvolverão em um campo mais amplo e podem se tornar uma nova geração de fontes de luz para substituir lasers de estado sólido e lasers semicondutores, formando uma nova indústria.