Az alapelvegymódusú szálas lézerek
A lézer előállításához három alapvető feltételnek kell teljesülnie: populációinverzió, megfelelő rezonáns üreg és alézerküszöbérték (a rezonáns üregben a fényerősítésnek nagyobbnak kell lennie, mint a veszteségnek). Az egymódusú szálas lézerek működési mechanizmusa pontosan ezeken az alapvető fizikai elveken alapul, és a szálas hullámvezetők speciális szerkezetén keresztül éri el a teljesítményoptimalizálást.
A lézerek előállításának fizikai alapja a gerjesztett sugárzás és a populációinverzió. Amikor a pumpáló forrás (általában egy félvezető lézerdióda) által kibocsátott fényenergiát ritkaföldfém-ionokkal (például itterbium Yb³⁺, erbium Er³⁺) adalékolt erősítőszálba injektálják, a ritkaföldfém-ionok elnyelik az energiát, és az alapállapotból a gerjesztett állapotba mennek át. Amikor a gerjesztett állapotban lévő ionok száma meghaladja az alapállapotban lévő ionok számát, populációinverziós állapot alakul ki. Ezen a ponton a beeső foton beindítja a gerjesztett állapotú ion gerjesztett sugárzását, új, a beeső fotonéval megegyező frekvenciájú, fázisú és irányú fotonokat generálva, ezáltal optikai erősítést érve el.
Az egymódusú működés fő jellemzőjeszálas lézerekA különbség a rendkívül finom magátmérőjükben rejlik (jellemzően 8-14 μm). A hullámoptika elmélete szerint egy ilyen finom mag csak egyetlen elektromágneses térmódus (azaz az LP₀₁ vagy HE₁₁ módus) stabil átvitelét teszi lehetővé, azaz az egymódusúat. Ez kiküszöböli a többmódusú szálakban létező intermodális diszperziós problémát, azaz az impulzuskiszélesedési jelenséget, amelyet a különböző módusok eltérő sebességgel terjedése okoz. Az átviteli jellemzők szempontjából az egymódusú optikai szálakban a tengelyirányban terjedő fény útkülönbsége rendkívül kicsi, ami tökéletes térbeli koherenciát és Gauss-energiaeloszlást biztosít a kimenő nyalábnak, és a nyaláb minőségi tényezője (M²) megközelítheti az 1-et (M² = 1 egy ideális Gauss-nyaláb esetén).
A száloptikás lézerek a harmadik generáció kiemelkedő képviselőilézertechnológia, amelyek ritkaföldfémmel adalékolt üvegszálakat használnak erősítőközegként. Az elmúlt évtizedben az egymódusú szálas lézerek egyre jelentősebb részesedést szereztek a globális lézerpiacon, egyedi teljesítményelőnyeiknek köszönhetően. A többmódusú szálas lézerekhez vagy a hagyományos szilárdtest lézerekhez képest az egymódusú szálas lézerek ideális Gauss-sugár generálására képesek, amelynek sugárminősége közel 1, ami azt jelenti, hogy a sugár majdnem elérheti az elméleti minimális eltérési szöget és a minimális fókuszált pontot. Ez a tulajdonság pótolhatatlanná teszi őket a nagy pontosságot és alacsony hőhatást igénylő feldolgozási és mérési területeken.
Közzététel ideje: 2025. november 19.