1. Принципы работы волоконных лазеров . Введение.

  Волоконный лазер — это устройство, в котором в качестве усиливающей среды для генерации лазерного излучения используется стекловолокно, легированное редкоземельными элементами. Волоконные лазеры могут быть созданы на основе волоконных усилителей. Поскольку сердцевины волокна в волоконных лазерах очень тонкие, под действием света накачки внутренняя плотность мощности волокна высока, что вызывает явление «инверсии населенностей» на уровне энергии лазера. На этой основе через петлю положительной обратной связи формируется резонансный резонатор, формирующий на выходе лазерное колебание. Наиболее известными брендами волоконных лазеров являются IPG, Raycus и т. д.

      Волоконные лазеры могут иметь активную область длиной в несколько километров и поэтому могут обеспечивать очень высокое оптическое усиление. Они могут поддерживать киловаттный уровень непрерывной выходной мощности из-за высокого отношения площади поверхности к объему волокна, что обеспечивает эффективное охлаждение.

2. Принцип действия волоконного лазера — структура

   Структура волоконного лазера аналогична традиционному твердотельному лазеру и газовому лазеру. Он в основном состоит из трех частей: источника накачки, усиливающей среды и резонатора, как показано на рисунке ниже. Среди них источник накачки обычно представляет собой мощный полупроводниковый лазер, усиливающая среда представляет собой стекловолокно, легированное редкоземельными элементами, а резонатор состоит из ответвителя или волоконной решетки.

3. Принцип волоконного лазера

    На приведенном выше рисунке свет накачки, излучаемый источником накачки, попадает в усиливающую среду через зеркало. Поскольку усиливающая среда представляет собой волокно, легированное редкоземельными элементами, свет накачки поглощается, а ион редкоземельного элемента, который поглощает энергию фотонов, генерирует уровни энергии Переход и инверсия населенностей, инвертированные частицы проходят через резонатор, переход от возбужденное состояние переходит в основное состояние, высвобождает энергию и формирует стабильный выходной сигнал лазера.

     Волоконные лазеры обладают многими характеристиками, такими как длительный срок службы, небольшой размер, низкая цена и гибкость производства. В настоящее время они широко используются во многих областях, таких как волоконно-оптическая связь , медицинское оборудование, автомобилестроение, военная оборона и безопасность.

4. Принцип действия волоконного лазера -- особенности

      Особенность 1: Благодаря малому диаметру сердцевины волокна в сердцевине легко формируется высокая плотность мощности. Следовательно, волоконный лазер имеет более высокую эффективность преобразования, более низкий порог, более высокий коэффициент усиления, более узкую ширину линии и удобную эффективную реализацию соединения с существующей системой связи по оптоволоконному кабелю.

  Особенность 2: Поскольку волокно обладает хорошей гибкостью, волоконный лазер обладает характеристиками небольшой и гибкой, компактной структуры, высокой производительности и более легкой системной интеграции.

  Особенность 3: По сравнению с традиционными твердотельными лазерами и газовыми лазерами волоконные лазеры имеют более высокую эффективность преобразования энергии, более компактную структуру, высокую надежность и подходят для массового производства.

     Особенность 4: По сравнению с полупроводниковыми лазерами, волоконные лазеры имеют лучшую монохроматичность, могут производить меньше щебета и искажений во время модуляции, а также имеют меньшие потери связи с волокном.