Kanuni ya msingi ya lasers ya nyuzi za mode moja

Kanuni ya msingi yalasers za nyuzi za mode moja

Uzalishaji wa laser unahitaji kukidhi masharti matatu ya msingi: ubadilishaji wa idadi ya watu, patiti inayofaa ya resonant, na kufikialezakizingiti (faida ya mwanga katika cavity resonant lazima iwe kubwa zaidi kuliko hasara). Utaratibu wa kufanya kazi wa leza za nyuzi za modi moja unategemea hasa kanuni hizi za kimsingi za kimwili na hufanikisha uboreshaji wa utendaji kupitia muundo maalum wa miongozo ya mawimbi ya nyuzi.

Mionzi iliyochochewa na ubadilishaji wa idadi ya watu ndio msingi wa asili wa utengenezaji wa lasers. Nishati ya mwanga inayotolewa na chanzo cha pampu (kawaida ni diodi ya leza ya semicondukta) inapodungwa kwenye nyuzinyuzi iliyochanganyika na ioni za dunia adimu (kama vile Ytterbium Yb³⁺, erbium Er³⁺), ioni za dunia adimu hunyonya nishati na mpito kutoka ardhini hadi hali ya msisimko. Wakati idadi ya ions katika hali ya msisimko inazidi kuwa katika hali ya chini, hali ya inversion ya idadi ya watu huundwa. Katika hatua hii, fotoni ya tukio itaanzisha mionzi iliyochangamshwa ya ayoni ya hali ya msisimko, ikitoa fotoni mpya za mzunguko, awamu na mwelekeo sawa na picha ya tukio, na hivyo kupata ukuzaji wa macho.

Kipengele cha msingi cha mode mojalasers za nyuziiko katika kipenyo chao kizuri sana cha msingi (kawaida 8-14μm). Kulingana na nadharia ya macho ya wimbi, msingi mzuri kama huo unaweza kuruhusu modi moja tu ya uga wa sumakuumeme (yaani, modi ya kimsingi ya LP₀₁ au modi ya HE₁₁) kupitishwa kwa uthabiti, yaani, modi moja. Hii huondoa tatizo la utawanyiko kati ya hali zilizopo katika nyuzi za multimode, yaani, hali ya kupanua mapigo inayosababishwa na uenezi wa njia tofauti kwa kasi tofauti. Kwa mtazamo wa sifa za upokezaji, tofauti ya njia ya mwanga inayoenea kando ya mwelekeo wa axial katika nyuzi za macho za modi moja ni ndogo sana, ambayo hufanya boriti ya pato kuwa na mshikamano kamili wa anga na usambazaji wa nishati wa Gaussian, na kipengele cha ubora wa boriti M² kinaweza kukaribia 1 (M²=1 kwa boriti bora ya Gaussian).

Laser za nyuzi ni wawakilishi bora wa kizazi cha tatuteknolojia ya laser, ambayo hutumia nyuzi za glasi adimu zilizo na sehemu ya ardhini kama njia ya kupata faida. Katika muongo mmoja uliopita, leza za nyuzi za modi moja zimekuwa na sehemu muhimu zaidi katika soko la kimataifa la leza, kutokana na faida zao za kipekee za utendakazi. Ikilinganishwa na leza za nyuzi za aina nyingi au leza ya jadi ya hali dhabiti, leza za nyuzi za hali moja zinaweza kutoa boriti bora ya Gaussian yenye ubora wa boriti inayokaribia 1, ambayo ina maana kwamba boriti inaweza kufikia Angle ya kima cha chini cha tofauti ya kinadharia na sehemu inayolenga kiwango cha chini zaidi. Kipengele hiki hukifanya kisichoweza kubadilishwa tena katika nyanja za uchakataji na kipimo zinazohitaji usahihi wa juu na athari ya chini ya mafuta.