Descripción general de los láseres de fibra

1. Definición y estructura central:

  · Un láser de fibra se define como un láser en el que la propia fibra óptica dopada actúa como medio de ganancia, lo que lo distingue de los sistemas en los que el láser simplemente está acoplado a una fibra.

  · Los componentes centrales son la fibra dopada (comúnmente con iones Yb, Er, Tm) y un resonador óptico integrado.

2. Tecnologías principales y ventajas:

  · Método de bombeo: Bombeado ópticamente mediante diodos láser u otros láseres de fibra.

  · Componente clave: Se utilizan fibras de doble revestimiento para un acoplamiento eficiente de la luz de la bomba.

  · Implementación de resonador: varios métodos, incluidos espejos finales, espejos de bucle de fibra y rejillas de fibra de Bragg (FBG).

  · Ventajas clave: Al beneficiarse de las propiedades de guía de ondas de las fibras ópticas, ofrecen alta calidad de haz, alta capacidad de potencia de salida (CW/pulsada), alta eficiencia, excelente gestión térmica y un diseño compacto.

3. Longitudes de onda operativas y aplicaciones:

  · Rango espectral primario: cubre las regiones del infrarrojo cercano (NIR) al infrarrojo medio (MIR).

  · Amplias aplicaciones: Comunicaciones de fibra óptica, medicina láser (p. ej., cirugía, terapia), LiDAR, alcance láser, que sirven como fuentes semilla para láseres de mayor potencia y dominan el mercado de procesamiento de materiales de onda continua de alta potencia (p. ej., corte, soldadura, fabricación aditiva).

2. Características clave de salida de los láseres

El proceso de amplificación coherente dota a la luz láser de un conjunto único de propiedades interrelacionadas que determinan su idoneidad para diversas aplicaciones.

1. Longitud de onda:

  · Determinado por las transiciones de nivel de energía del medio de ganancia.

  · Los láseres existentes cubren un amplio espectro desde ultravioleta (UV) hasta infrarrojo lejano (FIR), incluidos sistemas especializados para rayos X suaves.

  · La flexibilidad de la longitud de onda a través de técnicas de conversión de frecuencia permite la cobertura desde aplicaciones de longitud de onda corta (litografía) hasta aplicaciones de longitud de onda larga (espectroscopia).

2. Ganar ancho de banda:

  · El rango de longitudes de onda (frecuencias) sobre el cual el medio de ganancia proporciona amplificación.

  · Varía mucho: los láseres de gas (por ejemplo, HeNe) tienen anchos de banda muy estrechos (~GHz), mientras que los láseres de estado sólido (por ejemplo, Ti:Zafiro) tienen anchos de banda extremadamente amplios (>100 THz).

  · El ancho de banda prácticamente utilizable también se ve influenciado por las pérdidas del sistema y el diseño de la cavidad.

3. Monocromaticidad (ancho de banda espectral):

  · Se refiere a la pureza espectral o ancho de línea de la salida del láser.

  · Determinado conjuntamente por el ancho de banda de ganancia y las propiedades de selección de modo del resonador.

  · El espaciamiento modal longitudinal es Δν = c/(2nL). Múltiples modos longitudinales pueden oscilar dentro del ancho de banda de ganancia.

  · Lograr un funcionamiento en modo longitudinal único (alta monocromaticidad): acortar la cavidad (aumentando Δν) o insertar elementos selectivos de frecuencia dentro de la cavidad (por ejemplo, etalons).

  · Crucial para aplicaciones como teledetección, espectroscopia y estándares de frecuencia.

4. Perfil espacial y temporal:

  · Perfil Espacial (Modo Transversal): Determinado por la cavidad del láser. ¿El TEM? El modo fundamental (haz gaussiano) es ideal, ya que ofrece la divergencia más pequeña y la mejor capacidad de enfoque.

  · Perfil Temporal:

    · Onda Continua (CW): Potencia de salida estable.

    · Operación pulsada: La salida es un tren de pulsos, caracterizado por el ancho del pulso (μs, ns, ps, fs) y la tasa de repetición (Hz). Esencial para aplicaciones que requieren un alto pico de potencia.

5. Colimación (baja divergencia):

  · Los rayos láser son altamente direccionales con muy baja divergencia, especialmente los TEM?? modo.

  · Esta alta colimación permite la transmisión a larga distancia (por ejemplo, alcance lunar) y permite que el haz se enfoque en un punto de difracción limitada, generando densidades de potencia extremadamente altas para microscopía, micromecanizado, óptica no lineal y litografía.

6. Potencia de salida:

  · Potencia Promedio: Directamente dada para láseres CW; para láseres pulsados, es (Energía de pulso × Tasa de repetición).

  · Potencia máxima: De importancia crítica para láseres pulsados, igual a (Energía del pulso / Duración del pulso). Incluso con una potencia promedio moderada, los pulsos ultracortos pueden producir una potencia máxima extremadamente alta (por ejemplo, niveles de GW).

  · El punto fuerte clave de los láseres es la concentración de alta potencia/energía en un área espacial muy pequeña (punto pequeño) y/o en un tiempo corto (pulso), lo que da como resultado una intensidad o resplandor excepcional.

7. Coherencia:

  · Proviene de la naturaleza clonada de fotones de emisión estimulada, que poseen relaciones de fase fijas.

  · Coherencia Temporal: Directamente relacionada con la monocromaticidad (ancho de línea). Un ancho de línea más estrecho implica una longitud de coherencia más larga. Esencial para interferometría y holografía.

  · Coherencia espacial: Se refiere a la relación de fase entre diferentes puntos a lo largo del frente de onda del haz; Los láseres de alta calidad presentan una alta coherencia espacial.

   La producción y el mantenimiento del láser de fibra necesitan un dispositivo importante: la empalmadora por fusión de fibra óptica. La alineación y la estabilidad de la empalmadora por fusión serán el punto clave de la potencia de salida y el control del calor de los láseres de fibra. Shinho ofrece empalmadoras por fusión de la mejor calidad, series S27 y S37 para ayudar a los clientes a obtener un dispositivo confiable.