ಏಕ-ಮೋಡ್ ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಮೂಲ ತತ್ವ

ಮೂಲ ತತ್ವಏಕ-ಮೋಡ್ ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು

ಲೇಸರ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಮೂರು ಮೂಲಭೂತ ಷರತ್ತುಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸುವ ಅಗತ್ಯವಿದೆ: ಜನಸಂಖ್ಯಾ ವಿಲೋಮ, ಸೂಕ್ತವಾದ ಅನುರಣನ ಕುಹರ ಮತ್ತು ತಲುಪುವುದುಲೇಸರ್ಮಿತಿ (ಅನುರಣನ ಕುಳಿಯಲ್ಲಿ ಬೆಳಕಿನ ಲಾಭವು ನಷ್ಟಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರಬೇಕು). ಏಕ-ಮೋಡ್ ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಕಾರ್ಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವು ಈ ಮೂಲಭೂತ ಭೌತಿಕ ತತ್ವಗಳನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಆಧರಿಸಿದೆ ಮತ್ತು ಫೈಬರ್ ತರಂಗ ಮಾರ್ಗದರ್ಶಿಗಳ ವಿಶೇಷ ರಚನೆಯ ಮೂಲಕ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ಅನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತದೆ.

ಉತ್ತೇಜಿತ ವಿಕಿರಣ ಮತ್ತು ಜನಸಂಖ್ಯಾ ವಿಲೋಮವು ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಭೌತಿಕ ಆಧಾರವಾಗಿದೆ. ಪಂಪ್ ಮೂಲದಿಂದ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್ ಡಯೋಡ್) ಹೊರಸೂಸುವ ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ (Ytterbium Yb³⁺, erbium Er³⁺ ನಂತಹ) ಡೋಪ್ ಮಾಡಲಾದ ಗೇನ್ ಫೈಬರ್‌ಗೆ ಇಂಜೆಕ್ಟ್ ಮಾಡಿದಾಗ, ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಯಾನುಗಳು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ನೆಲದ ಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ಉತ್ಸಾಹಭರಿತ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಉತ್ತೇಜಿತ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿರುವ ಅಯಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು ನೆಲದ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿರುವ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಮೀರಿದಾಗ, ಜನಸಂಖ್ಯಾ ವಿಲೋಮ ಸ್ಥಿತಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಘಟನೆಯ ಫೋಟಾನ್ ಉತ್ತೇಜಿತ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಅಯಾನಿನ ಪ್ರಚೋದಿತ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುತ್ತದೆ, ಘಟನೆಯ ಫೋಟಾನ್‌ನಂತೆಯೇ ಅದೇ ಆವರ್ತನ, ಹಂತ ಮತ್ತು ದಿಕ್ಕಿನ ಹೊಸ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತದೆ.

ಏಕ-ಮೋಡ್‌ನ ಪ್ರಮುಖ ಲಕ್ಷಣಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳುಅವುಗಳ ಅತ್ಯಂತ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ ಕೋರ್ ವ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 8-14μm) ಇರುತ್ತದೆ. ತರಂಗ ದೃಗ್ವಿಜ್ಞಾನ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಪ್ರಕಾರ, ಅಂತಹ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕೋರ್ ಒಂದು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರ ಮೋಡ್ ಅನ್ನು (ಅಂದರೆ, ಮೂಲಭೂತ ಮೋಡ್ LP₀₁ ಅಥವಾ HE₁₁ ಮೋಡ್) ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಹರಡಲು ಮಾತ್ರ ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ, ಏಕ ಮೋಡ್. ಇದು ಮಲ್ಟಿಮೋಡ್ ಫೈಬರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಇಂಟರ್‌ಮೋಡಲ್ ಪ್ರಸರಣ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ನಿವಾರಿಸುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ, ವಿಭಿನ್ನ ವೇಗಗಳಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನ ಮೋಡ್‌ಗಳ ಪ್ರಸರಣದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಪಲ್ಸ್ ವಿಸ್ತರಣೆ ವಿದ್ಯಮಾನ. ಪ್ರಸರಣ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದಿಂದ, ಏಕ-ಮೋಡ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅಕ್ಷೀಯ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಹರಡುವ ಬೆಳಕಿನ ಮಾರ್ಗ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಅತ್ಯಂತ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ, ಇದು ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಕಿರಣವು ಪರಿಪೂರ್ಣ ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ಸುಸಂಬದ್ಧತೆ ಮತ್ತು ಗೌಸಿಯನ್ ಶಕ್ತಿ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕಿರಣದ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಅಂಶ M² 1 ಅನ್ನು ಸಮೀಪಿಸಬಹುದು (ಆದರ್ಶ ಗೌಸಿಯನ್ ಕಿರಣಕ್ಕೆ M²=1).

ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ಮೂರನೇ ತಲೆಮಾರಿನ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಪ್ರತಿನಿಧಿಗಳಾಗಿವೆಲೇಸರ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ, ಇದು ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯ ಅಂಶ-ಡೋಪ್ ಮಾಡಿದ ಗಾಜಿನ ನಾರುಗಳನ್ನು ಲಾಭ ಮಾಧ್ಯಮವಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಕಳೆದ ದಶಕದಲ್ಲಿ, ಸಿಂಗಲ್-ಮೋಡ್ ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ಜಾಗತಿಕ ಲೇಸರ್ ಮಾರುಕಟ್ಟೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಪ್ರಮುಖ ಪಾಲನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸಿಕೊಂಡಿವೆ, ಅವುಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಅನುಕೂಲಗಳಿಗೆ ಧನ್ಯವಾದಗಳು. ಮಲ್ಟಿಮೋಡ್ ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಘನ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಲೇಸರ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಸಿಂಗಲ್-ಮೋಡ್ ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು 1 ಕ್ಕೆ ಹತ್ತಿರವಿರುವ ಕಿರಣದ ಗುಣಮಟ್ಟದೊಂದಿಗೆ ಆದರ್ಶ ಗಾಸಿಯನ್ ಕಿರಣವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು, ಅಂದರೆ ಕಿರಣವು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಕನಿಷ್ಠ ಡೈವರ್ಜೆನ್ಸ್ ಕೋನ ಮತ್ತು ಕನಿಷ್ಠ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತ ಸ್ಥಳವನ್ನು ಬಹುತೇಕ ತಲುಪಬಹುದು. ಈ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯವು ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಉಷ್ಣ ಪ್ರಭಾವದ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಸಂಸ್ಕರಣೆ ಮತ್ತು ಅಳತೆಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ಭರಿಸಲಾಗದಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.