Het basisprincipe vansingle-mode vezellasers
Voor het genereren van een laser is het nodig te voldoen aan drie basisvoorwaarden: populatie-inversie, een geschikte resonantieholte en het bereiken van delaserdrempelwaarde (de lichtversterking in de resonantieholte moet groter zijn dan het verlies). Het werkingsmechanisme van single-mode vezellasers is precies gebaseerd op deze fundamentele fysische principes en bereikt prestatieoptimalisatie door de speciale structuur van vezelgolfgeleiders.
Gestimuleerde straling en populatie-inversie vormen de fysieke basis voor de opwekking van lasers. Wanneer de lichtenergie die door de pompbron (meestal een halfgeleiderlaserdiode) wordt uitgezonden, in de versterkingsvezel wordt geïnjecteerd die is gedoteerd met zeldzame-aardionen (zoals ytterbium Yb³⁺, erbium Er³⁺), absorberen de zeldzame-aardionen energie en gaan ze over van de grondtoestand naar de aangeslagen toestand. Wanneer het aantal ionen in de aangeslagen toestand groter is dan het aantal in de grondtoestand, ontstaat er een populatie-inversietoestand. Op dit punt zal het invallende foton de gestimuleerde straling van het ion in de aangeslagen toestand opwekken, waardoor nieuwe fotonen met dezelfde frequentie, fase en richting als het invallende foton worden gegenereerd, en zo optische versterking wordt bereikt.
Het kernkenmerk van single-modevezellasersHet voordeel van single-mode vezels ligt in hun extreem kleine kerndiameter (doorgaans 8-14 μm). Volgens de golfoptica kan zo'n kleine kern slechts één elektromagnetische veldmodus (d.w.z. de fundamentele modus LP₀₁ of HE₁₁-modus) stabiel doorgeven, oftewel de enkelvoudige modus. Dit elimineert het probleem van intermodale dispersie dat in multimode vezels bestaat, namelijk het pulsverbredingsfenomeen dat wordt veroorzaakt door de voortplanting van verschillende modi met verschillende snelheden. Vanuit het perspectief van transmissiekarakteristieken is het padverschil van licht dat zich langs de axiale richting voortplant in single-mode optische vezels extreem klein, waardoor de uitgaande bundel een perfecte ruimtelijke coherentie en een Gaussische energieverdeling heeft, en de bundelkwaliteitsfactor M² de waarde 1 kan benaderen (M²=1 voor een ideale Gaussische bundel).
Vezellasers zijn uitstekende vertegenwoordigers van de derde generatie.lasertechnologiedie gebruikmaken van met zeldzame aardmetalen gedoteerde glasvezels als versterkingsmedium. De afgelopen tien jaar hebben single-mode vezellasers een steeds belangrijker aandeel in de wereldwijde lasermarkt veroverd, dankzij hun unieke prestatievoordelen. In vergelijking met multimode vezellasers of traditionele solid-state lasers kunnen single-mode vezellasers een ideale Gaussische bundel genereren met een bundelkwaliteit die dicht bij 1 ligt. Dit betekent dat de bundel bijna de theoretische minimale divergentiehoek en minimale focusspot kan bereiken. Deze eigenschap maakt ze onvervangbaar in de verwerking en meting die hoge precisie en een lage thermische impact vereisen.
Geplaatst op: 19 november 2025