الليزر النبضي الليفي هوأجهزة الليزرتستخدم أليافًا مُشَوَّبَة بأيونات أرضية نادرة (مثل الإيتربيوم والإربيوم والثوليوم، إلخ) كوسط كسب. تتكون هذه الألياف من وسط كسب، وتجويف رنين بصري، ومصدر مضخة. تتضمن تقنية توليد النبضات بشكل أساسي تقنية التبديل Q (مستوى النانو ثانية)، وقفل الوضع النشط (مستوى البيكو ثانية)، وقفل الوضع السلبي (مستوى الفيمتوثانية)، وتقنية تضخيم طاقة التذبذب الرئيسي (MOPA).
تشمل التطبيقات الصناعية قطع المعادن، واللحام، والتنظيف بالليزر، وقطع بطاريات الليثيوم TAB في مجال الطاقة الجديدة، حيث تصل طاقة الإخراج متعددة الأوضاع إلى عشرة آلاف واط. في مجال الليدار، تُستخدم أشعة الليزر النبضية بطول موجي 1550 نانومتر، بفضل طاقتها النبضية العالية وخصائصها الآمنة للعين، في أنظمة الرادار لتحديد المدى والمركبات.
تشمل أنواع المنتجات الرئيسية النوع Q-switched ونوع MOPA والألياف عالية الطاقةالليزر النبضي. فئة:
١. ليزر الألياف بتقنية Q-switched: يعتمد مبدأ تقنية Q-switched على إضافة جهاز قابل لتعديل الفقد داخل الليزر. في معظم الفترات الزمنية، يكون فقدان الليزر كبيرًا وينعدم تقريبًا أي ناتج ضوئي. في غضون فترة زمنية قصيرة جدًا، يُمكّن تقليل فقدان الجهاز الليزر من إخراج نبضة قصيرة شديدة الكثافة. يمكن تحقيق ليزرات الألياف بتقنية Q-switched إما بشكل نشط أو سلبي. تتضمن التقنية النشطة عادةً إضافة مُعدّل شدة داخل التجويف للتحكم في فقدان الليزر. تستخدم التقنيات السلبية ماصات مشبعة أو تأثيرات غير خطية أخرى مثل تشتت رامان المُحفَّز وتشتت بريلوين المُحفَّز لتشكيل آليات تعديل Q-switched. عادةً ما تكون النبضات المُولَّدة بطرق Q-switched في مستوى النانو ثانية. إذا كان من المُراد توليد نبضات أقصر، فيمكن تحقيق ذلك من خلال طريقة قفل الوضع.
٢. ليزر الألياف المُقفل بالوضع: يُمكنه توليد نبضات فائقة القصر من خلال طريقتي القفل النشط أو القفل السلبي. نظرًا لزمن استجابة المُعدّل، يكون عرض النبضة الناتج عن القفل النشط عادةً بمستوى البيكو ثانية. أما القفل السلبي، فيستخدم أجهزة القفل السلبي، ذات زمن استجابة قصير جدًا، ويمكنها توليد نبضات بمقياس الفيمتوثانية.
فيما يلي مقدمة موجزة لمبدأ قفل القالب.
هناك عدد لا يُحصى من الأنماط الطولية في تجويف الرنين الليزري. في تجويف حلقي الشكل، يكون الفاصل الترددي للأنماط الطولية مساويًا لـ /CCL، حيث C هي سرعة الضوء وCL هو طول المسار الضوئي لضوء الإشارة الذي يقطع مسافة ذهابًا وإيابًا داخل التجويف. بشكل عام، يتميز ليزر الألياف بعرض نطاق الكسب نسبيًا، ويعمل عدد كبير من الأنماط الطولية في آنٍ واحد. يعتمد إجمالي عدد الأنماط التي يمكن لليزر استيعابها على الفاصل الزمني للنمط الطولي ∆ν وعرض نطاق الكسب لوسط الكسب. كلما صغر الفاصل الزمني للنمط الطولي، زاد عرض نطاق الكسب للوسط، وزاد عدد الأنماط الطولية التي يمكن دعمها. وبالعكس، قلّ العرض.
٣. ليزر شبه مستمر (ليزر QCW): هو وضع عمل خاص يجمع بين ليزرات الموجة المستمرة (CW) والليزرات النبضية. يحقق هذا الليزر خرج طاقة لحظية عاليًا من خلال نبضات طويلة دورية (دورة عمل عادةً ≤ ١٪) مع الحفاظ على متوسط طاقة منخفض نسبيًا. يجمع هذا الليزر بين استقرار الليزرات المستمرة وميزة ذروة طاقة الليزرات النبضية.
المبدأ الفني: وحدات تعديل الحمل بالليزر QCW في التيار المستمرالليزردائرة لتقطيع أشعة الليزر المستمرة إلى تسلسلات نبضية عالية الكفاءة، مما يُتيح مرونة في التبديل بين الوضعين المستمر والنبضي. ميزتها الأساسية هي آلية "التبريد السريع والطويل الأمد". يُقلل التبريد في فجوة النبضة من تراكم الحرارة ويُقلل من خطر التشوه الحراري للمادة.
المزايا والخصائص: التكامل ثنائي الوضع: فهو يجمع بين ذروة الطاقة لوضع النبضة (ما يصل إلى 10 أضعاف متوسط الطاقة للوضع المستمر) مع الكفاءة العالية واستقرار الوضع المستمر.
استهلاك منخفض للطاقة: كفاءة تحويل كهروضوئية عالية وتكلفة استخدام منخفضة على المدى الطويل.
جودة الشعاع: تدعم جودة الشعاع العالية لليزر الأليافي التصنيع الدقيق للأجزاء الدقيقة.
وقت النشر: ١٠ نوفمبر ٢٠٢٥