מבנה הליבה של לייזר סיבים חד-מצבי

המבנה הליבה של אלייזר סיבים במצב יחיד

הביצועים המצוינים של מצב יחידלייזר סיביםנובע מתכנון המבנה הפנימי המדויק שלהם. שיתוף הפעולה היעיל בין כל הרכיבים הוא הבסיס להשגת פלט לייזר יציב ואיכותי.

לדוגמה, לייזר 976 ננומטר בעל יעילות המרה אלקטרו-אופטית גבוהה יחסית משמש לטעינת הסיב המסומם, ולאחר מכן אור זרע 1064 ננומטר בעל איכות קרן טובה משמש כדי להנחות את הסיב המסומם הטעון לשחרור לייזר 1064 ננומטר בעל אנרגיה גבוהה יותר. ככל שאנרגיית הלייזר הנדרשת גבוהה יותר, כך נדרשות יותר הספק וכמות של מקור המשאבה.

הסבר מפורט על רכיבים מרכזיים

מקור המשאבה הוא מקור האנרגיה שללייזר, בדרך כלל אלייזר מוליך למחצהדיודה, שאורך גל הפליטה שלה תואם לשיא הבליעה של תווך ההגבר (לדוגמה, סיב מסומם באיטביום מתאים לאורך גל של 915 ננומטר או 976 ננומטר). לייזר חד-מצבי דורש שמקור אור המשאבה יהיה בעל קוהרנטיות מרחבית גבוהה. לכן, דיודות לייזר מצומדות לסיבים חד-מצביות משמשות לעתים קרובות כדי להבטיח שניתן יהיה להזריק ביעילות את אור המשאבה לליבת הסיב החד-מצבי הדקיקה.

2. סיבי הגברה הם התווך המרכזי לייצור לייזר והם בדרך כלל סיבי זכוכית קוורץ מסוממים ביסודות אדמה נדירים. יונים מסוממים נפוצים כוללים איטרביום (Yb³⁺), ארביום (Er³⁺), תוליום (Tm³⁺) וכו', התואמים לתחומי אורכי גל שונים של פלט (כגון 1064 ננומטר, 1550 ננומטר, 2 מיקרומטר וכו'). יש לתכנן במדויק את אורך סיבי ההגבר כדי להבטיח ספיגה מלאה של אור המשאבה תוך שמירה על יעילות גבוהה של המרה אופטו-אופטית.

3. צורת המימוש הנפוצה ביותר של חלל תהודה היא זוג סריג בראג של סיבים. סריג נוצר על ידי חשיפת סיבים אופטיים לשולי הפרעות לייזר אולטרה סגולים, הגורמים לשינוי מחזורי קבוע במקדם השבירה של אזורי הליבה שלהם. על ידי שליטה על תקופת הסריגים ואורך הסריגים, ניתן לשלוט במדויק באורך הגל המרכזי וברוחב הפס של ההחזרה שלהם. מבנה חלל תהודה זה, המעוצב במלואו בסיבים, אינו דורש רכיבים נפרדים כמו עדשות אופטיות, מה שמשפר משמעותית את היציבות ויכולת מניעת ההפרעות של המערכת.

4. מערכת פלט קולימציה של קרן ממוקמת בדרך כלל מאחורי סריג קצה הפלט. תפקידה הוא להמיר את הלייזר המתפצל הנפלט מהסיב האופטי לאור מקביל מקולימטיבי או למקד אותו עוד יותר על משטח העבודה. מערכת זו כוללת בדרך כלל עדשות בעלות מיקוד עצמי או קבוצות עדשות מיקרו-מיניאטוריות ומאמצת מבנה מכני מדויק כדי להבטיח דיוק יישור. עיצוב אופטי איכותי יכול להפחית ביעילות סטיות ולהבטיח שקרן הפלט שומרת על פיזור גאוסי מעולה.