הציגו לייזרים פעימתיים בסיבים

לְהַצִיגלייזרים פעמו בסיבים

לייזרים פולסים בסיבים הםמכשירי לייזרהמשתמשים בסיבים מסוממים ביונים של אדמה נדירה (כגון איטרביום, ארביום, תוליום וכו') כתווך הגברה. הם מורכבים מתווך הגברה, חלל תהודה אופטי ומקור משאבה. טכנולוגיית יצירת הפולסים שלה כוללת בעיקר טכנולוגיית מיתוג Q (ברמת ננו-שנייה), נעילת מצב אקטיבית (ברמת פיקו-שנייה), נעילת מצב פסיבית (ברמת פמטו-שנייה) וטכנולוגיית הגברת הספק תנודה ראשית (MOPA).

יישומים תעשייתיים כוללים חיתוך מתכות, ריתוך, ניקוי לייזר וחיתוך TAB בסוללות ליתיום בתחום האנרגיה החדש, עם עוצמת יציאה רב-ממדית המגיעה לרמה של עשרת אלפים וואט. בתחום הלידר, לייזרים פולסים של 1550 ננומטר, עם אנרגיית פולסים גבוהה ותכונות בטיחות לעיניים, מיושמים במערכות רדאר וטווחי מדידה ומותקנים על כלי רכב.

סוגי המוצרים העיקריים כוללים סוג Q-switched, סוג MOPA וסיבים אופטיים בעלי הספק גבוהלייזרים פועמיםקטגוריה:

1. לייזר סיבים ממותג Q: עקרון מיתוג ה-Q הוא הוספת התקן בעל יכולת התאמה לאובדן אור בתוך הלייזר. ברוב פרקי הזמן, ללייזר יש אובדן אור גדול וכמעט ללא תפוקת אור. בתוך פרק זמן קצר ביותר, הפחתת אובדן המכשיר מאפשרת ללייזר להפיק פולס קצר ועוצמתי מאוד. לייזרי סיבים ממותגים Q ניתנים להשגה באופן אקטיבי או פסיבי. טכנולוגיה אקטיבית כרוכה בדרך כלל בהוספת מודולטור עוצמה בתוך החלל כדי לשלוט באובדן הלייזר. טכניקות פסיביות משתמשות בבולמים רוויים או באפקטים לא ליניאריים אחרים כגון פיזור ראמאן מגורה ופיזור ברילואן מגורה כדי ליצור מנגנוני אפנון Q. הפולסים הנוצרים בדרך כלל על ידי שיטות מיתוג Q הם ברמת ננו-שנייה. אם רוצים לייצר פולסים קצרים יותר, ניתן להשיג זאת באמצעות שיטת נעילת מצבים.

2. לייזר סיבים עם נעילת מצב: הוא יכול לייצר פולסים קצרים במיוחד באמצעות שיטות נעילת מצב אקטיבית או נעילת מצב פסיבית. בשל זמן התגובה של המודולטור, רוחב הפולס שנוצר על ידי נעילת מצב אקטיבית הוא בדרך כלל ברמת הפיקו-שניות. נעילת מצב פסיבית משתמשת בהתקני נעילת מצב פסיביים, בעלי זמן תגובה קצר מאוד ויכולים לייצר פולסים בסולם פמטו-שניות.

הנה מבוא קצר לעקרון נעילת התבנית.

ישנם אינספור מצבים אורכיים בחלל התהודה של לייזר. עבור חלל בצורת טבעת, מרווח התדרים של המודים האורכיים שווה ל-/CCL, כאשר C היא מהירות האור ו-CL הוא אורך הנתיב האופטי של אור האות העובר הלוך ושוב בתוך החלל. באופן כללי, רוחב הפס של ההגבר של לייזרי סיבים גדול יחסית, ומספר רב של מצבים אורכיים פועלים בו זמנית. המספר הכולל של מצבים שהלייזר יכול להכיל תלוי במרווח המודים האורכי ∆ν וברוחב הפס של תווך ההגבר. ככל שמרווח המודים האורכי קטן יותר, כך רוחב הפס של התווך גדול יותר, וניתן לתמוך ביותר מצבים אורכיים. לעומת זאת, פחות.

3. לייזר קוואזי-רציף (לייזר QCW): זהו מצב עבודה מיוחד בין לייזרים בעלי גל רציף (CW) לבין לייזרים בעלי פעימה. הוא משיג תפוקת הספק מיידית גבוהה באמצעות פעימות תקופתיות ארוכות (מחזור עבודה בדרך כלל ≤1%) תוך שמירה על הספק ממוצע נמוך יחסית. הוא משלב את היציבות של לייזרים רציפים עם יתרון הספק שיא של לייזרים בעלי פעימה.

עיקרון טכני: לייזרי QCW טוענים מודולי אפנון באופן רציףלייזרמעגל לחיתוך לייזרים רציפים לרצפי פולסים בעלי מחזור עבודה גבוה, תוך השגת מעבר גמיש בין מצבי רציפים למצבי פולסים. התכונה המרכזית שלו היא מנגנון "התפרצות לטווח קצר, קירור לטווח ארוך". הקירור בפער הפולסים מפחית הצטברות חום ומוריד את הסיכון לעיוות תרמי של החומר.

יתרונות ותכונות: שילוב מצב כפול: משלב את שיא ההספק של מצב פולסים (עד פי 10 מההספק הממוצע של מצב רציף) עם היעילות והיציבות הגבוהות של מצב רציף.

צריכת אנרגיה נמוכה: יעילות המרה אלקטרו-אופטית גבוהה ועלות שימוש נמוכה לטווח ארוך.

איכות הקרן: איכות הקרן הגבוהה של לייזרי סיבים תומכת במיקרו-עיבוד שבבי מדויק.