ファイバーレーザーの原則と開発の見通し

ファイバーレーザー テクノロジーは、高速および大容量の波長分裂マルチプレックスファイバーコミュニケーションシステム、高精度ファイバーセンシングテクノロジー、高電力レーザーにおける幅広いアプリケーションの見通しと大きな技術的利点を示しています。光ファイバー技術の研究は、世界のすべての国からますます注目されており、そのアプリケーション分野は、最も成熟した光ファイバー通信ネットワークから他のより広いレーザーアプリケーションフィールドに急速に拡大しています。

光ファイバーレーザーの分類

光繊維の種類、ファイバーレーザーは、クリスタルファイバーレーザーに分割できます。作業材料は、レーザークリスタルファイバー、主にルビーシングルクリスタルレーザーとND3+：YAG単結晶繊維レーザーです。非線形光ファイバーレーザー。主に刺激されたラマン散乱繊維レーザーがあり、ブリルアン散乱ファイバーレーザーを刺激します。希土類ドープ繊維レーザー。繊維のマトリックス材料はガラスであり、繊維レーザーは希土類イオンを繊維にドーピングして作動させることで作られています。プラスチック繊維レーザー。繊維レーザーは、プラスチック光ファイバーのコアまたはクラッディングにドーピングレーザー染料によって作られています。

光ファイバーレーザーの作業原理

繊維レーザーの構造は、従来の固体レーザーおよびガスレーザーの構造と同じです。光ファイバは、基本的には、ポンプ源、ゲイン媒体、共振キャビティの3つの基本要素で構成されています。一般的に、高出力 半導体レーザー （LD）はポンプ源として使用され、ゲイン培地は希土類ドープ繊維または通常の非線形繊維です。共振空洞は、繊維格子やさまざまなリング共鳴空洞などの光学フィードバック要素で構成できます。ポンプライトは、適切な光学システムを介してゲインファイバーに結合されます。ポンプ光を吸収した後、ゲイン繊維は粒子数の反転または非線形ゲインを形成し、自然発光によって生成される自然発光光は、共振キャビティの刺激された増幅とモード選択にさらされ、最後に安定したレーザー出力が形成されます。

ファイバーレーザーの利点

第3世代のレーザー技術の代表として、光ファイバには次の利点があります。まず、低い製造コスト、成熟した技術、およびガラス繊維の柔軟性によってもたらされる小型化と強化の利点。第二に、ガラス繊維は、クリスタルのような入射ポンプライトの厳密な位相マッチングを必要としません。 ガラス基板のスターク分割によって引き起こされる不均一な広がりによって引き起こされる広い吸収帯に。第三に、ガラス材料は非常に低い体積エリアの比率、高速熱散逸、低損失を持っているため、変換効率が高く、レーザーしきい値が低いです。第4に、多くの出力レーザー波長があります。これは、希土類イオンのエネルギーレベルが非常に豊富で、多くの種類の希土類イオンがあるためです。第五、調整性：希土類イオンの広いエネルギーレベルとガラス繊維の広い蛍光スペクトルのため。 6番目、ファイバーレーザーの共振空洞に光学レンズがないため、従来のレーザーが比類のない調整、メンテナンス、高安定性の利点があります。第7に、光ファイバーがエクスポートされるため、レーザーはさまざまな多次元および任意の宇宙処理アプリケーションに対して簡単に能力があり、機械システムの設計が非常に簡単になります。 8番目、厳しい職場環境で能力を尽くし、ほこり、衝撃、衝撃、湿度、温度に高い耐性を持っています。第9に、熱電冷蔵と水冷は必要ありません。単純な空気冷却だけです。第10、高い電気光学効率：包括的な電気光学効率は20％以上高く、消費電力と運用コストを大幅に節約します。 11番目の高出力、現在商業化されているファイバーレーザーは6キロワットです。

ファイバーレーザーの開発見通し

将来のファイバーレーザーの開発動向は、次の側面に反映されます。まず、ファイバーレーザーの性能の向上：たとえば、出力電力と変換効率の向上、ビーム品質の最適化、ゲイン繊維の長さの短縮、改善、システムの安定性とそれをよりコンパクトにするために、上記の目的は、繊維レーザーの分野での将来の研究の焦点となります。第二に、新しいタイプのファイバーレーザーの開発：時間領域では、より小さなデューティサイクルを備えた超微量パルスモードロックされたファイバーレーザーは、常にレーザーフィールドの研究ホットスポットでした。高電力フェムト秒パルスファイバーレーザーは、常に長期的な目標でした。この分野のブレークスルーは、光学通信時分割多重化（OTDM）の理想的な光源を提供するだけでなく、レーザー処理、レーザーマーキング、レーザー暗号化、その他の関連産業の開発を効果的に促進することもできます。周波数ドメインでは、ブロードバンド出力を備えた調整可能なファイバーレーザーが研究ホットスポットになります。関連する技術の改善により、繊維レーザーはより広い分野で発達し、ソリッドステートレーザーと半導体レーザーを交換して新しい産業を形成する新世代の光源になる可能性があると予測できます。