Visão geral dos lasers de fibra

1. Definição e estrutura central:

  · Um laser de fibra é definido como um laser onde a própria fibra óptica dopada atua como meio de ganho, distinguindo-o de sistemas onde o laser é meramente acoplado a uma fibra.

  · Os componentes principais são a fibra dopada (geralmente com íons Yb, Er, Tm) e um ressonador óptico integrado.

2. Principais tecnologias e vantagens:

  · Método de Bombeamento: Bombeado opticamente por diodos laser ou outros lasers de fibra.

  · Componente principal: Fibras de revestimento duplo são usadas para acoplamento eficiente da luz da bomba.

  · Implementação do Ressonador: Vários métodos, incluindo espelhos finais, espelhos de loop de fibra e redes de Bragg de fibra (FBGs).

  · Principais vantagens: Beneficiando-se das propriedades de guia de onda das fibras ópticas, elas oferecem alta qualidade de feixe, alta capacidade de potência de saída (CW/pulsada), alta eficiência, excelente gerenciamento térmico e design compacto.

3. Comprimentos de onda operacionais e aplicações:

  · Faixa Espectral Primária: Cobre as regiões do infravermelho próximo (NIR) ao infravermelho médio (MIR).

  · Amplas aplicações: comunicações de fibra óptica, medicina a laser (por exemplo, cirurgia, terapia), LiDAR, alcance de laser, servindo como fontes de sementes para lasers de maior potência e dominando o mercado de processamento de materiais de ondas contínuas de alta potência (por exemplo, corte, soldagem, fabricação aditiva).

2. Principais características de saída dos lasers

O processo de amplificação coerente confere à luz laser um conjunto único de propriedades inter-relacionadas que determinam sua adequação para diversas aplicações.

1. Comprimento de onda:

  · Determinado pelas transições de nível de energia do meio de ganho.

  · Os lasers existentes cobrem um amplo espectro desde o ultravioleta (UV) até ao infravermelho distante (FIR), incluindo sistemas especializados para raios X suaves.

  · A flexibilidade do comprimento de onda através de técnicas de conversão de frequência permite a cobertura de aplicações de comprimento de onda curto (litografia) até aplicações de comprimento de onda longo (espectroscopia).

2. Ganhe largura de banda:

  · A faixa de comprimentos de onda (frequências) sobre os quais o meio de ganho fornece amplificação.

  · Varia muito: Lasers de gás (por exemplo, HeNe) têm larguras de banda muito estreitas (~GHz), enquanto lasers de estado sólido (por exemplo, Ti:Sapphire) têm larguras de banda extremamente amplas (>100 THz).

  · A largura de banda praticamente utilizável também é influenciada pelas perdas do sistema e pelo design da cavidade.

3. Monocromaticidade (largura de banda espectral):

  · Refere-se à pureza espectral ou largura de linha da saída do laser.

  · Determinado conjuntamente pela largura de banda de ganho e pelas propriedades de seleção de modo do ressonador.

  · O espaçamento do modo longitudinal é Δν = c/(2nL). Vários modos longitudinais podem oscilar dentro da largura de banda de ganho.

  · Obtenção de operação em modo longitudinal único (alta monocromaticidade): encurtando a cavidade (aumentando Δν) ou inserindo elementos seletivos de frequência intracavitários (por exemplo, etalons).

  · Crucial para aplicações como sensoriamento remoto, espectroscopia e padrões de frequência.

4. Perfil Espacial e Temporal:

  · Perfil Espacial (Modo Transversal): Determinado pela cavidade do laser. O TEM?? o modo fundamental (feixe gaussiano) é ideal, oferecendo a menor divergência e melhor focagem.

  · Perfil temporal:

    · Onda Contínua (CW): Potência de saída estável.

    · Operação Pulsada: A saída é um trem de pulsos, caracterizado pela largura do pulso (μs, ns, ps, fs) e taxa de repetição (Hz). Essencial para aplicações que exigem alta potência de pico.

5. Colimação (Baixa Divergência):

  · Os feixes de laser são altamente direcionais com divergência muito baixa, especialmente o TEM?? modo.

  · Esta alta colimação permite transmissão de longa distância (por exemplo, alcance lunar) e permite que o feixe seja focado em um ponto limitado por difração, gerando densidades de potência extremamente altas para microscopia, microusinagem, óptica não linear e litografia.

6. Potência de saída:

  · Potência Média: Dada diretamente para lasers CW; para lasers pulsados, é (Energia de Pulso × Taxa de Repetição).

  · Potência de Pico: Criticamente importante para lasers pulsados, igual a (Energia de Pulso / Duração de Pulso). Mesmo com potência média moderada, pulsos ultracurtos podem produzir potência de pico extremamente alta (por exemplo, níveis de GW).

  · A principal força dos lasers é a concentração de alta potência/energia em uma área espacial muito pequena (ponto pequeno) e/ou tempo curto (pulso), resultando em intensidade ou brilho excepcional.

7. Coerência:

  · Decorre da natureza clonada dos fótons de emissão estimulada, possuindo relações de fase fixas.

  · Coerência Temporal: Diretamente relacionada à monocromaticidade (largura de linha). Largura de linha mais estreita implica maior comprimento de coerência. Essencial para interferometria e holografia.

  · Coerência Espacial: Refere-se à relação de fase entre diferentes pontos na frente de onda do feixe; lasers de alta qualidade exibem alta coerência espacial.

   A produção e manutenção do laser de fibra precisam de um dispositivo importante - o splicer de fusão de fibra óptica, o alinhamento e a estabilidade do splicer de fusão serão o ponto chave da potência de saída e do controle de calor dos lasers de fibra. Shinho oferece emendador de fusão da melhor qualidade, séries S27 e S37 para ajudar os clientes a obter um dispositivo confiável.