مبدأ واحتمال تطور ألياف الليزر

ليزر الأليافتُظهر التكنولوجيا آفاق تطبيق واسعة ومزايا تقنية كبيرة في نظام اتصالات الألياف المتعدد بتقسيم الطول الموجي عالي السرعة والكبير السعة ، وتقنية استشعار الألياف عالية الدقة والليزر عالي الطاقة. لقد تم إيلاء البحث في تكنولوجيا الألياف البصرية المزيد والمزيد من الاهتمام من قبل جميع البلدان في العالم ، وقد توسع مجال تطبيقه بسرعة من شبكة اتصالات الألياف الضوئية الأكثر نضجًا إلى مجالات تطبيق الليزر الأوسع الأخرى.

تصنيف ليزر الألياف البصرية

أنواع الألياف البصرية ، يمكن تقسيم ليزر الألياف إلى: ليزر ألياف الكريستال. المادة العاملة هي ألياف الكريستال بالليزر ، بشكل أساسي ليزر الياقوت من ألياف الكريستال المفردة و Nd3 +: ياغ ليزر من ألياف الكريستال المفردة. ليزر الألياف البصرية غير الخطية. هناك أشعة ليزر رامان الألياف المنبعثة بشكل رئيسي وأشعة الليزر الليفية المشتتة المحفزة. ليزر الألياف النادر مخدر الأرض. المادة المصفوفة للألياف عبارة عن زجاج ، ويتم صنع ليزر الألياف عن طريق تنشيط الأيونات الأرضية النادرة في الألياف. ألياف الليزر البلاستيكية. يتم صنع ليزر الألياف عن طريق صبغة الليزر المنشطة في قلب أو كسوة الألياف البصرية البلاستيكية.

مبدأ عمل ليزر الألياف البصرية

هيكل الليزر الليفي هو نفس هيكل الليزر الصلب التقليدي والليزر الغازي. تتكون الألياف البصرية أساسًا من ثلاثة عناصر أساسية: مصدر المضخة ، اكتساب تجويف متوسط ورنين. عموما ، عالية الطاقةليزر شبه موصل(لد) يستخدم كمصدر للمضخة ، والوسط المكسب هو ألياف نادرة مخددة للأرض أو ألياف غير خطية عادية. يمكن أن يتكون تجويف الرنين من عناصر التغذية المرتدة البصرية مثل شبكة الألياف ، أو تجاويف الرنين الحلقية المختلفة. يقترن ضوء المضخة في ألياف الكسب من خلال نظام بصري مناسب. بعد امتصاص ضوء المضخة ، تشكل ألياف الكسب انعكاس رقم الجسيمات أو اكتساب غير خطي ، ويتعرض ضوء الانبعاث التلقائي الناتج عن الانبعاثات التلقائية إلى تضخيم محفز واختيار وضع تجويف الرنين ، وأخيرا يتم تشكيل إخراج ليزر مستقر.

مزايا ألياف الليزر

كممثل لتقنية الليزر من الجيل الثالث ، تتمتع الألياف الضوئية بالمزايا التالية: أولاً ، مزايا التصغير والتكثيف الناجمة عن انخفاض تكلفة التصنيع ، تكنولوجيا ناضجة ومرونة الألياف الزجاجية ؛ ثانياً ، لا تحتاج الألياف الزجاجية إلى مطابقة الطور الصارمة لضوء المضخة الحادث مثل الكريستال ، والذي من المقررإلى نطاق الامتصاص الواسع الناجم عن التوسيع غير المتساوي الناجم عن الانقسام الصارخ للركيزة الزجاجية. ثالثا ، تحتوي المادة الزجاجية على نسبة منخفضة للغاية من مساحة الحجم ، وتبديد سريع للحرارة وخسارة منخفضة ، وبالتالي فإن كفاءة التحويل عالية وعتبة الليزر منخفضة. رابعًا ، هناك العديد من أطوال موجات الليزر الناتجة: هذا لأن مستويات الطاقة لأيونات الأرض النادرة غنية جدًا وهناك العديد من أنواع الأيونات الأرضية النادرة ؛ الخامس ، tunability: بسبب مستوى الطاقة الواسع للأيونات الأرضية النادرة وطيف الفلورسنت الواسع من الألياف الزجاجية. سادسا ، لأنه لا توجد عدسة بصرية في تجويف الرنين من الليزر الليفي ، فإنه يتمتع بمزايا خالية من التعديل وخالية من الصيانة وثبات عالي ، وهو ما لا يضاهيه الليزر التقليدي. سابعًا ، يتم تصدير الألياف الضوئية ، بحيث يمكن أن يكون الليزر مؤهلاً بسهولة لمختلف تطبيقات معالجة الفضاء متعددة الأبعاد والتعسفية ، ويصبح تصميم النظام الميكانيكي بسيطًا جدًا. ثامنا ، أن تكون مختصة في بيئة العمل القاسية ، ولها قدرة عالية على تحمل الغبار والصدمات والتأثير والرطوبة ودرجة الحرارة. تاسعًا ، ليست هناك حاجة للتبريد الحراري وتبريد المياه ، فقط تبريد الهواء البسيط. عاشرا ، كفاءة كهروضوئية عالية: الكفاءة الكهربائية البصرية الشاملة أعلى من يرتقي إلى صو ، مما يوفر بشكل كبير استهلاك الطاقة وتكلفة التشغيل. الليزر الليفي الحادي عشر عالي الطاقة ، المسوق حاليًا هو ستة كيلووات.

آفاق التنمية من ألياف الليزر

سوف ينعكس اتجاه تطور الليزر الليفي في المستقبل في ما يليالجوانب: أولاً ، تحسين أداء ليزر الألياف: على سبيل المثال ، تحسين طاقة الخرج وكفاءة التحويل ، وتحسين جودة الحزمة ، وتقصير طول ألياف الكسب ، تحسين استقرار النظام وجعله أكثر إحكاما ، ستكون الأهداف المذكورة أعلاه محور البحث المستقبلي في مجال الليزر الليفي ؛ ثانياً ، تطوير نوع جديد من ليزر الألياف: في المجال الزمني ، لقد كان ليزر الألياف المقفل في وضع النبض الفائق مع دورة عمل أصغر دائمًا نقطة ساخنة للبحث في مجال الليزر. لقد كان ليزر ألياف نبضات الفيمتو ثانية عالي القوة دائمًا هدفًا طويل الأجل. لا يمكن للاختراق في هذا المجال أن يوفر فقط مصدر إضاءة مثاليًا لتعدد إرسال وقت الاتصال البصري (OTDM) ، ولكن أيضًا يعزز بشكل فعال تطوير معالجة الليزر ، وضع العلامات بالليزر وتشفير الليزر وغيرها من الصناعات ذات الصلة. في مجال التردد ، سيصبح ليزر الألياف القابل للضبط مع خرج النطاق العريض نقطة ساخنة للبحث. يمكن التنبؤ أنه مع تحسين التقنيات ذات الصلة ، ستتطور أشعة الليزر الليفية في مجال أوسع ، وقد تصبح جيلًا جديدًا من مصادر الضوء ليحل محل الليزر ذي الحالة الصلبة وأشباه الموصلات ، تشكيل صناعة جديدة.