البنية الأساسية لليزر الألياف أحادي النمط

الهيكل الأساسي لـليزر الألياف أحادي النمط

الأداء المتميز للنمط الأحاديليزر الأليافينبع ذلك من تصميمها الداخلي الدقيق. ويُعدّ التشغيل التعاوني الفعال بين جميع المكونات أساسًا لتحقيق خرج ليزر مستقر وعالي الجودة.

على سبيل المثال، يُستخدم ليزر بطول موجي 976 نانومتر ذو كفاءة تحويل كهروضوئية عالية نسبيًا لشحن الألياف المُطعّمة، ثم يُستخدم ضوء بذري بطول موجي 1064 نانومتر ذو جودة شعاع جيدة لتوجيه الألياف المشحونة لإطلاق ليزر بطول موجي 1064 نانومتر ذي طاقة أعلى. وكلما زادت طاقة الليزر المطلوبة بطول موجي 1064 نانومتر، زادت الطاقة المطلوبة وكمية مصدر الضخ.

شرح مفصل للمكونات الرئيسية

مصدر المضخة هو مصدر الطاقة لـليزر، عادةًليزر أشباه الموصلاتيُستخدم الصمام الثنائي، الذي يتطابق طول موجة انبعاثه مع ذروة امتصاص وسط التضخيم (على سبيل المثال، يتوافق طول موجة الألياف المُطعّمة بالإيتربيوم مع 915 نانومتر أو 976 نانومتر). تتطلب ليزرات النمط الأحادي أن يتمتع مصدر ضوء الضخ بتماسك مكاني عالٍ. لذلك، تُستخدم عادةً صمامات الليزر الثنائية المقترنة بالألياف أحادية النمط لضمان حقن ضوء الضخ بكفاءة في لب الألياف أحادي النمط الدقيق.

٢. تُعدّ ألياف التضخيم الوسط الأساسي لتوليد الليزر، وهي عادةً ألياف زجاجية كوارتزية مُطعّمة بعناصر أرضية نادرة. تشمل الأيونات الشائعة المُطعّمة الإيتربيوم (Yb³⁺)، والإربيوم (Er³⁺)، والثوليوم (Tm³⁺)، وغيرها، والتي تُقابل نطاقات أطوال موجية مختلفة (مثل ١٠٦٤ نانومتر، و١٥٥٠ نانومتر، و٢ ميكرومتر، إلخ). يجب تصميم طول ألياف التضخيم بدقة لضمان امتصاص كامل لضوء الضخ مع الحفاظ على كفاءة عالية في التحويل الكهروضوئي.

3. يُعد زوج محزز براغ الليفي الشكل الأكثر شيوعًا لتنفيذ تجويف الرنين. يتشكل المحزز بتعريض الألياف الضوئية لأهداب تداخل ليزر فوق بنفسجي، مما يُحدث تغييرًا دوريًا دائمًا في معامل انكسار مناطقها المركزية. ومن خلال التحكم في دورة المحزز وطوله، يُمكن التحكم بدقة في الطول الموجي المركزي وعرض نطاق انعكاسه. لا يتطلب هذا الهيكل الكامل لتجويف الرنين الليفي مكونات منفصلة مثل العدسات البصرية، مما يُحسّن بشكل كبير من استقرار النظام وقدرته على مقاومة التداخل.

٤. عادةً ما يقع نظام إخراج تجميع الشعاع خلف شبكة الإخراج النهائية. وتتمثل وظيفته في تحويل شعاع الليزر المتفرق المنبعث من الألياف البصرية إلى ضوء متوازٍ أو تركيزه بشكل أكبر على سطح العمل. يتضمن هذا النظام عادةً عدسات ذاتية التركيز أو مجموعات عدسات دقيقة للغاية، ويعتمد على بنية ميكانيكية دقيقة لضمان دقة المحاذاة. يساهم التصميم البصري عالي الجودة في تقليل الانحرافات بشكل فعال، ويضمن الحفاظ على توزيع غاوسي ممتاز لشعاع الإخراج.