U principiu basicu di i laser à fibra monomodale

U principiu fundamentale dilaser à fibra monomodale

A generazione di laser richiede u rispettu di trè cundizioni basiche: l'inversione di pupulazione, una cavità risonante adatta è u raggiungimentu di ulasersoglia (u guadagnu di luce in a cavità risonante deve esse più grande di a perdita). U mecanismu di funziunamentu di i laser à fibra monomodale hè precisamente basatu annantu à questi principii fisichi fundamentali è ottiene l'ottimizazione di e prestazioni attraversu a struttura speciale di e guide d'onda in fibra.

A radiazione stimulata è l'inversione di pupulazione sò a basa fisica per a generazione di laser. Quandu l'energia luminosa emessa da a fonte di pompa (di solitu un diodu laser à semiconduttore) hè iniettata in a fibra di guadagnu drogata cù ioni di terre rare (cum'è Ytterbium Yb³⁺, erbium Er³⁺), l'ioni di terre rare assorbenu energia è passanu da u statu fundamentale à u statu eccitatu. Quandu u numeru di ioni in u statu eccitatu supera quellu in u statu fundamentale, si forma un statu d'inversione di pupulazione. À questu puntu, u fotone incidente attiverà a radiazione stimulata di l'ione di statu eccitatu, generendu novi fotoni di a stessa frequenza, fase è direzzione cum'è u fotone incidente, ottenendu cusì l'amplificazione ottica.

A caratteristica principale di u modu uniculaser à fibrareside in u so diametru di core estremamente fine (tipicamente 8-14 μm). Sicondu a teoria di l'ottica d'onda, un core cusì fine pò permette solu una modalità di campu elettromagneticu (vale à dì, a modalità fundamentale LP₀₁ o a modalità HE₁₁) di esse trasmessa stabilmente, vale à dì, a modalità unica. Questu elimina u prublema di dispersione intermodale esistente in e fibre multimodali, vale à dì, u fenomenu di allargamentu di l'impulsi causatu da a propagazione di diverse modalità à diverse velocità. Da u puntu di vista di e caratteristiche di trasmissione, a differenza di percorsu di a luce chì si propaga longu a direzzione assiale in e fibre ottiche monomodali hè estremamente chjuca, ciò chì face chì u fasciu di uscita abbia una coerenza spaziale perfetta è una distribuzione di l'energia gaussiana, è u fattore di qualità di u fasciu M² pò avvicinassi à 1 (M² = 1 per un fasciu gaussiano ideale).

I laser à fibra sò rapprisentanti eccezziunali di a terza generazionetecnulugia laser, chì utilizanu fibre di vetru drogate cù elementi di terre rare cum'è mezu di guadagnu. In l'ultima dicada, i laser à fibra monomodale anu occupatu una parte sempre più impurtante in u mercatu mundiale di i laser, grazia à i so vantaghji di prestazione unichi. In paragone cù i laser à fibra multimodale o i laser tradiziunali à statu solidu, i laser à fibra monomodale ponu generà un fasciu gaussianu ideale cù una qualità di fasciu vicina à 1, ciò chì significa chì u fasciu pò guasi ghjunghje à l'angulu di divergenza minima teorica è à u puntu focalizatu minimu. Sta caratteristica u rende insustituibile in i campi di trasfurmazione è misurazione chì richiedenu alta precisione è bassu impattu termicu.