โครงสร้างหลักของเลเซอร์ไฟเบอร์แบบโหมดเดี่ยว

โครงสร้างหลักของเลเซอร์ไฟเบอร์แบบโหมดเดี่ยว

ประสิทธิภาพที่โดดเด่นของโหมดเดี่ยวเลเซอร์ไฟเบอร์เกิดจากโครงสร้างภายในที่ได้รับการออกแบบอย่างแม่นยำ การทำงานร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพระหว่างส่วนประกอบทั้งหมดเป็นพื้นฐานสำคัญในการสร้างเอาต์พุตเลเซอร์ที่มีเสถียรภาพและคุณภาพสูง

ตัวอย่างเช่น เลเซอร์ 976 นาโนเมตรที่มีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงค่อนข้างสูงจะถูกใช้เพื่อชาร์จเส้นใยที่เจือสาร จากนั้นแสงต้นกำเนิด 1064 นาโนเมตรที่มีคุณภาพลำแสงที่ดีจะถูกใช้เพื่อนำทางเส้นใยที่เจือสารและชาร์จแล้ว เพื่อปลดปล่อยเลเซอร์ 1064 นาโนเมตรที่มีพลังงานสูงขึ้น ยิ่งพลังงานเลเซอร์ 1064 นาโนเมตรที่ต้องการสูงขึ้นเท่าใด ก็ยิ่งต้องการกำลังและปริมาณของแหล่งกำเนิดแสงปั๊มมากขึ้นเท่านั้น

คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับส่วนประกอบสำคัญ

แหล่งจ่ายปั๊มคือแหล่งพลังงานของเลเซอร์โดยปกติแล้วเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์แบบโหมดเดี่ยว คือเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นการปล่อยแสงตรงกับความยาวคลื่นการดูดกลืนแสงสูงสุดของตัวกลางขยายสัญญาณ (ตัวอย่างเช่น เส้นใยที่เจือด้วยอิตเทอร์เบียมจะตรงกับความยาวคลื่น 915 นาโนเมตร หรือ 976 นาโนเมตร) เลเซอร์แบบโหมดเดี่ยวต้องการแหล่งกำเนิดแสงปั๊มที่มีความสอดคล้องเชิงพื้นที่สูงด้วย ดังนั้น เลเซอร์ไดโอดแบบโหมดเดี่ยวที่เชื่อมต่อกับเส้นใยจึงมักถูกใช้เพื่อให้แน่ใจว่าแสงปั๊มสามารถถูกส่งเข้าไปในแกนเส้นใยแบบโหมดเดี่ยวที่ละเอียดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2. เส้นใยขยายสัญญาณเป็นตัวกลางหลักในการสร้างเลเซอร์ และโดยทั่วไปจะเป็นเส้นใยแก้วควอตซ์ที่เจือด้วยธาตุหายาก ไอออนที่นิยมใช้เจือปน ได้แก่ อิตเทอร์เบียม (Yb³⁺), เออร์เบียม (Er³⁺), ทูเลียม (Tm³⁺) เป็นต้น ซึ่งสอดคล้องกับช่วงความยาวคลื่นเอาต์พุตที่แตกต่างกัน (เช่น 1064 นาโนเมตร, 1550 นาโนเมตร, 2 ไมโครเมตร เป็นต้น) ความยาวของเส้นใยขยายสัญญาณต้องได้รับการออกแบบอย่างแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่าแสงปั๊มถูกดูดซับอย่างเต็มที่ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพการแปลงแสงเป็นแสงในระดับสูง

3. รูปแบบการใช้งานโพรงเรโซแนนซ์ที่พบได้บ่อยที่สุดคือคู่เกรตติ้งแบร็กไฟเบอร์ เกรตติ้งเกิดขึ้นจากการฉายแสงเลเซอร์อัลตราไวโอเลตไปยังใยแก้วนำแสง ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะๆ อย่างถาวรในดัชนีหักเหของบริเวณแกนกลาง โดยการควบคุมคาบและความยาวของเกรตติ้ง สามารถควบคุมความยาวคลื่นกลางและแบนด์วิดท์ของการสะท้อนได้อย่างแม่นยำ โครงสร้างโพรงเรโซแนนซ์แบบไฟเบอร์ทั้งหมดนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ส่วนประกอบแยกต่างหาก เช่น เลนส์ ทำให้ระบบมีความเสถียรและต้านทานการรบกวนได้ดีขึ้นอย่างมาก

4. ระบบปรับลำแสงให้ขนานกันมักจะอยู่ด้านหลังตะแกรงปลายด้านออก หน้าที่ของมันคือการแปลงแสงเลเซอร์ที่กระจายตัวออกมาจากใยแก้วนำแสงให้เป็นแสงขนานที่ขนานกัน หรือโฟกัสแสงนั้นลงบนพื้นผิวการทำงาน ระบบนี้มักประกอบด้วยเลนส์ปรับโฟกัสอัตโนมัติหรือกลุ่มเลนส์ขนาดเล็ก และใช้โครงสร้างทางกลที่แม่นยำเพื่อให้มั่นใจในความถูกต้องของการจัดแนว การออกแบบทางแสงคุณภาพสูงสามารถลดความคลาดเคลื่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพและทำให้มั่นใจได้ว่าลำแสงที่ออกมามีการกระจายแบบเกาส์เซียนที่ดีเยี่ยม