Principio y perspectiva de desarrollo del láser de fibra

Láser de fibra La tecnología muestra amplias perspectivas de aplicaciones y grandes ventajas técnicas en el sistema de comunicación de fibra de multiplexación de división de longitud de onda de alta velocidad y de alta capacidad, tecnología de detección de fibra de alta precisión y láser de alta potencia. La investigación de la tecnología de fibra óptica ha sido prestada cada vez más atención por todos los países del mundo, y su campo de aplicación se ha expandido rápidamente desde la red de comunicación de fibra óptica más madura a otros campos de aplicación láser más amplios.

Clasificación de láseres de fibra óptica

Tipos de fibras ópticas, los láseres de fibra se pueden dividir en: láseres de fibra de cristal. El material de trabajo es la fibra de cristal láser, principalmente láser de fibra de cristal de rubí y láser ND3+: YAG de fibra de cristal simple. Láser de fibra óptica no lineal. Se estimulan principalmente láseres de fibra de dispersión de Raman y láseres de fibra de dispersión de Brillouin estimulados. Láser de fibra dopada con tierras raras. El material de la matriz de la fibra es vidrio, y el láser de fibra se realiza dopando iones de tierras raras en la fibra para activarla. Láser de fibra de plástico. Se realiza un láser de fibra dopando tinte láser en el núcleo o revestimiento de fibra óptica de plástico.

Principio de trabajo del láser de fibra óptica

La estructura del láser de fibra es la misma que la de los láseres sólidos y de gas tradicionales. La fibra óptica se compone básicamente de tres elementos básicos: fuente de bomba, medio de ganancia y cavidad resonante. En general, alta potencia láser semiconductor (LD) se usa como fuente de bomba, y el medio de ganancia es fibra dopada con tierras raras o fibra no lineal ordinaria. La cavidad resonante puede estar compuesta por elementos de retroalimentación óptica, como rejilla de fibra o varias cavidades resonantes del anillo. La luz de la bomba se acopla en la fibra de ganancia a través de un sistema óptico apropiado. Después de absorber la luz de la bomba, la fibra de ganancia forma una inversión de número de partícula o ganancia no lineal, y la luz de emisión espontánea generada por la emisión espontánea se somete a amplificación estimulada y selección de modo de la cavidad resonante, y finalmente se forma una salida láser estable.

Ventajas del láser de fibra

Como representante de la tecnología láser de tercera generación, la fibra óptica tiene las siguientes ventajas: primero, las ventajas de la miniaturización e intensificación provocadas por el bajo costo de fabricación, la tecnología madura y la flexibilidad de la fibra de vidrio; En segundo lugar, la fibra de vidrio no necesita la fase estricta que coincida con la luz de la bomba incidente como el cristal, que se debe a la amplia banda de absorción causada por la ampliación desigual causada por la estrecha división del sustrato de vidrio. En tercer lugar, el material de vidrio tiene una relación de área de volumen extremadamente baja, disipación de calor rápido y baja pérdida, por lo que la eficiencia de conversión es alta y el umbral de láser es baja. Cuarto, hay muchas longitudes de onda láser de salida: esto se debe a que los niveles de energía de los iones de tierras raras son muy ricos y hay muchos tipos de iones de tierras raras; Quinto, sintonización: debido al amplio nivel de energía de los iones de tierras raras y el amplio espectro de fluorescencia de la fibra de vidrio. Sexto, debido a que no hay lente óptica en la cavidad resonante del láser de fibra, tiene las ventajas de la estabilidad sin ajuste, sin mantenimiento y alta estabilidad, que no tiene comparación con los láseres tradicionales. Séptima, la fibra óptica se exporta, de modo que el láser puede ser fácilmente competente para varias aplicaciones de procesamiento de espacio multidimensional y arbitraria, y el diseño del sistema mecánico se vuelve muy simple. Octavo, sea competente en un ambiente de trabajo duro y tiene una alta tolerancia al polvo, el choque, el impacto, la humedad y la temperatura. Noveno, no hay necesidad de refrigeración termoeléctrica y enfriamiento de agua, solo refrigeración de aire simple. Décima eficiencia electroóptica alta: la eficiencia electroóptica integral es tan alta como más del 20%, lo que ahorra en gran medida el consumo de energía y el costo de operación. Undécimo láser de fibra de alta potencia y de alta potencia es de seis kilovatios.

Perspectiva de desarrollo del láser de fibra

La tendencia de desarrollo de los láseres de fibra en el futuro se reflejará en los siguientes aspectos: primero, mejorar el rendimiento de los láseres de fibra: por ejemplo, mejorar la potencia de salida y la eficiencia de conversión, optimizar la calidad del haz, acortar la longitud de la fibra de ganancia, mejorar La estabilidad del sistema y haciéndolo más compacto, los objetivos anteriores serán el foco de la investigación futura en el campo de los láseres de fibra; En segundo lugar, el desarrollo de un nuevo tipo de láser de fibra: en el dominio del tiempo, el láser de fibra de modo de pulso Ultrashort con ciclo de trabajo más pequeño siempre ha sido un punto de acceso de investigación en el campo láser. El láser de fibra de pulso de femtosegundos de alta potencia siempre ha sido un objetivo a largo plazo. El avance en este campo no solo puede proporcionar una fuente de luz ideal para la multiplexación de la división de tiempo de comunicación óptica (OTDM), sino que también promueve efectivamente el desarrollo del procesamiento láser, el marcado láser y el cifrado láser y otras industrias relacionadas. En el dominio de frecuencia, el láser de fibra sintonizable con salida de banda ancha se convertirá en un punto de acceso de investigación. Se puede predecir que con la mejora de las tecnologías relacionadas, los láseres de fibra se desarrollarán en un campo más amplio y pueden convertirse en una nueva generación de fuentes de luz para reemplazar los láseres de estado sólido y los láseres de semiconductores, formando una nueva industria.