الليزر الليفي في مجال الاتصالات بالألياف الضوئية

الليزر الليفي في مجال الاتصالات بالألياف الضوئية

الليزر الأليافيشير هذا المصطلح إلى ليزر يستخدم أليافًا زجاجية مُطعّمة بعناصر أرضية نادرة كوسيط تضخيم. يمكن تطوير ليزرات الألياف بالاعتماد على مُضخّمات الألياف، ومبدأ عملها كالتالي: لنأخذ ليزر الألياف المُضخّم طوليًا كمثال. يوضع جزء من الألياف مُطعّم بأيونات المعادن الأرضية النادرة بين مرآتين ذواتي انعكاسية مُحددة. يدخل ضوء الضخ إلى الألياف من المرآة اليسرى. تنقل المرآة اليسرى ضوء الضخ بالكامل وتعكس الليزر بشكل كامل، وذلك للاستفادة الفعّالة من ضوء الضخ ومنع رنينه الذي قد يُسبب عدم استقرار الضوء الخارج. يسمح المنظار الداخلي الأيمن بمرور جزء الليزر لتشكيل التغذية الراجعة لشعاع الليزر والحصول على خرج الليزر. تمتص الألياف الفوتونات ذات الطول الموجي للضخ، مما يُؤدي إلى انعكاس عدد الأيونات، وفي النهاية يُولّد انبعاثًا مُحفزًا في وسط الألياف المُطعّمة لإخراج الليزر.

خصائص ليزرات الألياف: كفاءة اقتران عالية لأن وسط الليزر نفسه هو وسط الموجة. كفاءة تحويل عالية، عتبة منخفضة، وتأثير تبديد حراري جيد؛ نطاق تنسيق واسع، تشتت جيد، واستقرار. يمكن أيضًا اعتبار ليزرات الألياف محولًا فعالًا للأطوال الموجية، أي أنها تحول طول موجة ضوء الضخ إلى طول موجة الليزر لأيونات العناصر الأرضية النادرة المُطعّمة. طول موجة الليزر هذا هو تحديدًا طول موجة ضوء الخرج لليزر الألياف. لا يتحكم طول موجة الضخ في طول موجة الليزر، وإنما تحدده فقط عناصر التطعيم الأرضية النادرة في المادة. لذلك، يمكن استخدام ليزرات أشباه الموصلات ذات الأطوال الموجية القصيرة المختلفة والطاقة العالية، والتي تتوافق مع أطياف امتصاص أيونات العناصر الأرضية النادرة، كمصادر ضخ للحصول على مخرجات ليزر بأطوال موجية مختلفة.

تصنيف ليزر الألياف: توجد أنواع عديدة من ليزر الألياف. وفقًا لوسط التضخيم، يمكن تصنيفها إلى: ليزر الألياف المُطعّم بالعناصر الأرضية النادرة، وليزر الألياف ذي التأثير غير الخطي، وليزر الألياف أحادي البلورة، وليزر الألياف البلاستيكي. وفقًا لبنية الألياف، يمكن تصنيفها إلى: ليزر الألياف أحادي الغلاف وليزر الألياف ثنائي الغلاف. وفقًا للعناصر المُطعّمة، يمكن تصنيفها إلى أكثر من عشرة أنواع مثل الإربيوم والنيوديميوم والبراسيوديميوم، إلخ. وفقًا لطريقة الضخ، يمكن تصنيفها إلى: الضخ من طرف الألياف الضوئية، والضخ بالاقتران الضوئي الجانبي للموشور الدقيق، والضخ الحلقي، إلخ. وفقًا لبنية تجويف الرنين، يمكن تصنيفها إلى: ليزر الألياف ذي تجويف فابري-بيرو، وليزر الألياف ذي التجويف الحلقي، وليزر التجويف على شكل الرقم 8، إلخ. وفقًا لنمط التشغيل، يمكن تصنيفها إلى: ليزر الألياف الضوئية النبضي وليزر الليزر المستمر، إلخ. يشهد تطوير ليزر الألياف تسارعًا ملحوظًا. حاليًا، تتوفر أنواع مختلفة من ليزر الألياف.ليزر عالي الطاقة, ليزرات النبضات فائقة القصر، وليزر قابل للضبط ذو عرض خط طيفي ضيقتظهر هذه التقنيات تباعاً. بعد ذلك، ستواصل ليزرات الألياف تطورها نحو زيادة القدرة الناتجة، وتحسين جودة الشعاع، وزيادة ذروة النبضات.