لیزر فایبر معمولاً لیزرهایی با فیبرهای نوری هستند، اگرچه برخی از لیزرها دارای رسانه نیمه هادی (تقویت کننده نوری نیمه هادی ( آمپلی فایر نوری) و  (رزوناتور) هستند که به آن ها لیزر فایبر نیمه هادی گفته می شود.
همچنین به دستگاه‌هایی که حاوی نوعی لیزر (به عنوان مثال، دیودهای لیزر جفت شده با فیبر) و تقویت‌کننده فیبر هستند، اغلب لیزرهای فایبر (یا سیستم‌های لیزر فایبر) می گویند.
در بیشتر موارد، محیط تقویت کننده، فیبری است که با یون‌های کمیاب مانند اربیوم، نئودیمیم، ایتربیوم، تولیوم یا پرازئودیمیم و یک یا چند فیبر جفت شده است. برای پمپاژ از دیودهای لیزری استفاده می شود. بنابراین، بیشتر لیزر فایبر، لیزرهایی با دیود پمپ هستند.

 تشدید کننده های لیزر فایبر (رزوناتورها)

برای تشدیدگر لیزری (رزوناتور) با فیبر، به عبارتی برای تشکیل یک تشدید کننده خطی، به نوعی بازتابنده (آینه)، یا یک حلقه فیبر نیاز می باشد. انواع مختلفی از آینه ها در تشدید کننده های لیزری فیبر خطی استفاده می شود.
در تنظیمات آزمایشگاهی ساده، آینه‌های دی‌الکتریک معمولی را می‌توان به انتهای فیبر عمود برش‌خورده متصل کرد. با این حال، این رویکرد برای ساخت انبوه بسیار کاربردی نیست و همچنین چندان بادوام نیست.
برای محصولات تجاری، استفاده از گریتینگ های فیبر براگ که مستقیماً در فیبر دوپ شده یا در الیاف دوپ نشده که به فیبر فعال متصل می شود، ساخته شده، رایج است. اما لیزرهای بازخوردی توزیع شده با یک گریتینگ در فیبر دوپ شده، با یک تغییر فاز در وسط مواجه هستند.
با تطبیق نور خروجی از فیبر با یک عدسی و بازتاب آن به عقب با یک آینه دی الکتریک، قابلیت انتقال بهتری به دست می آید .سپس شدت روی آینه به دلیل مساحت بسیار بزرگتر پرتو، بسیار کاهش می یابد. با این حال، ناهماهنگی جزئی می تواند باعث تلفات بازتاب قابل توجهی شود و بازتاب اضافی فرنل در انتهای فیبر می تواند اثرات فیلتر و موارد مشابه را ایجاد کند. اثرات دوم را می توان با استفاده از انتهای فیبر شکافدار، که تلفات وابسته به قطبش را ایجاد می کند، سرکوب کرد.

گزینه دیگر این است که یک آینه حلقه فیبر را بر اساس یک جفت کننده فیبر (به عنوان مثال با نسبت تقسیم ۵۰:۵۰) و مقداری فیبر غیرفعال تشکیل داد.
بیشتر لیزرهای فایبر با یک یا چند دیود فایبر کوپل شده پمپ می شوند. نور پمپ ممکن است مستقیماً به هسته متصل شود، یا با قدرت بالا به یک روکش پمپ بزرگتر (← فیبر دوپوش) متصل شود.

لیزر فایبر پرقدرت

در حالی که اولین لیزرهای فایبر می توانستند تنها چند میلی وات توان خروجی را ارائه دهند، اکنون لیزرهای فیبری پرقدرت با توان خروجی صدها وات، حتی گاهی اوقات چندین کیلووات از یک فیبر واحد وجود دارد. این پتانسیل از نسبت سطح به حجم بالا (جلوگیری از گرمایش بیش از حد) و اثر هدایت کننده ناشی می شود که از مشکلات ترمواپتیکی حتی در شرایط گرمایش قابل توجه جلوگیری می کند.

امروزه لیزرهای فایبر پرقدرت به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. برای فرآیندهایی از قبیل جوشکاری لیزری و برش لیزری روی فلزات و …. بسیاری از برنامه ها از دستگاه لیزر فایبر با عملکرد موج پیوسته استفاده می کنند. محدودیت های مربوط به تولید پالس به عنوان مثال با سوئیچینگ Q قابل توجه هستند، به طوری که لیزرهای حجیم در چنین حوزه هایی به عملکرد بهتری می رسند.

لیزرهای فایبر سوئیچ Q

با روش‌های مختلف سوئیچینگ فعال یا غیرفعال Q، لیزرهای فایبر را می‌توان برای تولید پالس‌هایی با مدت زمان‌هایی که معمولاً بین ده‌ها تا صدها نانوثانیه است استفاده کرد. انرژی پالس قابل دستیابی با مساحت حالت بزرگ فیبر می تواند چندین میلی ژول، در موارد شدید، ده ها میلی ژول باشد، و اساساً توسط انرژی اشباع (حتی برای فیبرهای منطقه حالت بزرگ) و آستانه آسیب (مخصوصاً برای پالس های کوتاه تر) محدود می شود. تنظیمات تمام فیبر (که حاوی هیچ گونه اپتیک فضای آزاد نیستند) از نظر انرژی پالس قابل دستیابی کاملاً محدود هستند، زیرا معمولاً با فیبرهای منطقه حالت بزرگ و سوئیچ های Q مؤثر قابل تحقق نیستند.

به دلیل بهره بالای لیزر، جزئیات سوئیچینگ Q یک لیزر فایبر اغلب از نظر کیفی با لیزرهای حجیم متفاوت و پیچیده تر است. اغلب یک ساختار فرعی زمانی با چندین لبه تیز بدست می آید و امکان تولید پالس های سوئیچ Q با مدت زمان بسیار کمتر از زمان رفت و برگشت تشدید کننده (معمولا طولانی) وجود دارد.

لیزرهای فایبر حالت قفل شده

تنظیمات پیچیده تر رزوناتور به ویژه برای لیزرهای فایبر قفل دار (لیزرهای فایبر فوق سریع)، تولید پالس های پیکوثانیه یا فمتوثانیه استفاده می شود. در اینجا، تشدید کننده لیزر ممکن است حاوی یک تعدیل کننده فعال یا نوعی جاذب قابل اشباع باشد. یک جاذب اشباع‌پذیر مصنوعی را می‌توان با استفاده از اثر چرخش قطبش غیرخطی یا یک آینه حلقه فیبر غیرخطی ساخت.

از آینه حلقه غیرخطی استفاده می شود، که در آن یک تشدید کننده اصلی در سمت چپ و یک حلقه فیبر غیرخطی وجود دارد که تقویت، شکل‌دهی و تثبیت یک پالس فوق کوتاه در گردش را انجام می‌دهد. مخصوصاً برای قفل کردن حالت هارمونیک، ممکن است از وسایل اضافی مانند زیر حفره هایی که به عنوان فیلترهای نوری عمل می کنند استفاده شود.

دستگاه لیزر فایبر رامان

نوع خاصی از لیزرهای فایبر، لیزرهای فایبر رامان هستند که بر بهره رامان مرتبط با غیرخطی بودن فایبر تکیه دارند. چنین لیزرهایی معمولاً از فیبرهای نسبتاً بلند، گاهی اوقات از نوعی با افزایش غیرخطی، و توان پمپ معمولی در حد ۱ وات استفاده می‌کنند.

با چندین جفت تودرتو از گریتینگ فیبر براگ، تبدیل رامان را می‌توان در چند مرحله انجام داد و صدها نانومتر را پل زد. بین پمپ و طول موج خروجی لیزرهای فایبر رامان می توانند به عنوان مثال در ناحیه ۱ میکرومتر پمپ شود و نور ۱.۴ میکرومتری را همانطور که برای پمپاژ تقویت کننده های فیبر ۱.۵ میکرومتری دوپ شده با اربیوم لازم است تولید کند.

لیزرهای فایبر با تقویت کننده های نوری نیمه هادی

برخی از لیزرها وجود دارند که دارای تقویت کننده نوری نیمه هادی (SOA) به عنوان واسطه در تشدید کننده ساخته شده ازفیبر هستند. حتی اگر فرآیند لیزر واقعی در یک فیبر رخ نمی دهد، گاهی اوقات به چنین فیبرهایی، لیزر فایبر می گویند. آنها معمولاً توان نوری نسبتاً کمی از چند میلی وات یا حتی کمتر منتشر می کنند.

گاهی اوقات آنها از خواص بسیار متفاوت محیط بهره نیمه هادی، در مقایسه با فیبرهای کمیاب، به ویژه انرژی اشباع بسیار کمتر و طول عمر حالت فوقانی بهره می برند. به جای تولید نور منسجم، چنین لیزرهایی می توانند برای پردازش اطلاعات در سیستم های ارتباطی فیبر نوری استفاده شوند – برای مثال تبدیل طول موج کانال های داده بر اساس اثرات اشباع متقابل.

جاذبه های ویژه فیبر به عنوان رسانه افزایشی لیزر

از آنجایی که فیبرها را می توان سیم پیچ کرد و نور منتشر شده در فیبرها به خوبی از محیط محافظت می شود (مثلاً در مورد گرد و غبار)، لیزرهای فایبر می توانند دارای تنظیمات فشرده و ناهموار باشند، مشروط بر اینکه کل تشدید کننده لیزر فقط با اجزای فیبر ساخته شده باشد (تنظیم تمام فیبر) ) مانند گریتینگ های فیبر براگ و جفت کننده های فیبر (یعنی اجتناب از اپتیک فضای آزاد و هرگونه نیاز برای تراز).

رسانه های فایبر دارای پهنای باند بهره زیادی هستند که دلیل آن انتقال لیزر به شدت گسترده شده درفیبر است، که دامنه تنظیم طول موج گسترده ویا تولید پالس های فوق کوتاه را امکان پذیر می کند. همچنین، لیزرهای فایبر دارای مناطق طیفی وسیع با جذب پمپ خوب هستند، که طول موج دقیق پمپ را غیرقابل ارزیابی می کند، به طوری که تثبیت دمای دیودهای پمپ معمولاً ضروری نیست.

کیفیت پرتو محدود شده که از فایبر تک حالته استفاده می شود و گاهی اوقات نیز با فیرهای اندکی چند حالته به راحتی بدست می آید. به دلیل بهره وری بالای فیبرهای دوپینگ، لیزرهای فایبر این پتانسیل را دارند که با قدرت پمپ بسیار کم کار کنند. همچنین می توان بازده انرژی بسیار بالایی را بدست آورد.

لیزر فایبر را از کجا تهیه کنیم؟

در سال های اخیر، پتانسیل توان خروجی بسیار بالا (چند کیلووات با فیبر دولایه) به طور قانع کننده ای نشان داده شده است. در این مطلب سعی کردیم شما را با دستگاه لیزر فایبر آشنا سازیم. امیدواریم این مطلب برای شما مفید و موثر واقع شود. چنانچه قصد دارید نسبت به خریداری لیزر فایبر اقدام کنید، با همکاران ما در شرکت رویین پولاد ایرانیان تماس بگیرید. همکاران ما راهنمایی و مشاوره لازم در این خصوص را در اختیار شما عزیزان قرار خواهند داد.