ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງເລເຊີເສັ້ນໄຍແບບດຽວ

ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງlasers ເສັ້ນໄຍຮູບແບບດຽວ

ການ​ຜະ​ລິດ​ຂອງ laser ໄດ້​ຮຽກ​ຮ້ອງ​ໃຫ້​ມີ​ສາມ​ເງື່ອນ​ໄຂ​ພື້ນ​ຖານ​: inversion ປະ​ຊາ​ກອນ​, ເປັນ​ຢູ່​ຕາມ​ໂກນ resonant ທີ່​ເຫມາະ​ສົມ​, ແລະ​ການ​ໄປ​ເຖິງ​ເລເຊີthreshold (ການໄດ້ຮັບແສງສະຫວ່າງໃນຢູ່ຕາມໂກນ resonant ຈະຕ້ອງຫຼາຍກ່ວາການສູນເສຍ). ກົນໄກການເຮັດວຽກຂອງ lasers ເສັ້ນໄຍຮູບແບບດຽວແມ່ນຊັດເຈນໂດຍອີງໃສ່ຫຼັກການທາງດ້ານຮ່າງກາຍພື້ນຖານເຫຼົ່ານີ້ແລະບັນລຸການເພີ່ມປະສິດທິພາບການປະຕິບັດໂດຍຜ່ານໂຄງສ້າງພິເສດຂອງ waveguides ເສັ້ນໄຍ.

ລັງສີກະຕຸ້ນແລະການປີ້ນກັບປະຊາກອນແມ່ນພື້ນຖານທາງດ້ານຮ່າງກາຍສໍາລັບການຜະລິດເລເຊີ. ເມື່ອພະລັງງານແສງສະຫວ່າງທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກແຫຼ່ງປັ໊ມ (ໂດຍປົກກະຕິເປັນ diode laser semiconductor) ຖືກສີດເຂົ້າໄປໃນເສັ້ນໄຍທີ່ໄດ້ຮັບ doped ກັບ ions ໂລກທີ່ຫາຍາກ (ເຊັ່ນ: Ytterbium Yb³⁺, erbium Er³⁺), ion ແຜ່ນດິນໂລກທີ່ຫາຍາກຈະດູດຊຶມພະລັງງານແລະການຫັນປ່ຽນຈາກສະພາບດິນໄປສູ່ສະພາບທີ່ຕື່ນເຕັ້ນ. ເມື່ອຈໍານວນຂອງ ions ຢູ່ໃນລັດທີ່ຕື່ນເຕັ້ນເກີນວ່າໃນລັດພື້ນດິນ, ລັດ inversion ປະຊາກອນໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ. ໃນຈຸດນີ້, photon ເຫດການຈະກະຕຸ້ນການ radiation ກະຕຸ້ນຂອງ ion ຕື່ນເຕັ້ນລັດ, ການຜະລິດ photons ໃຫມ່ຂອງຄວາມຖີ່, ໄລຍະແລະທິດທາງດຽວກັນ photon ເຫດການ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງບັນລຸການຂະຫຍາຍ optical.

ຄຸນນະສົມບັດຫຼັກຂອງຮູບແບບດຽວlasers ເສັ້ນໄຍແມ່ນຢູ່ໃນເສັ້ນຜ່າສູນກາງຫຼັກອັນດີງາມທີ່ສຸດຂອງພວກເຂົາ (ປົກກະຕິ 8-14μm). ອີງຕາມທິດສະດີ wave optics, ແກນອັນດີງາມດັ່ງກ່າວສາມາດອະນຸຍາດໃຫ້ພຽງແຕ່ຫນຶ່ງໂຫມດພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ (ເຊັ່ນ, ຮູບແບບພື້ນຖານ LP₀₁ຫຼື HE₁₁ ໂຫມດ) ຖືກຖ່າຍທອດຢ່າງຫມັ້ນຄົງ, ນັ້ນແມ່ນ, ໂຫມດດຽວ. ນີ້ກໍາຈັດບັນຫາການກະຈາຍຂອງ intermodal ທີ່ມີຢູ່ໃນເສັ້ນໄຍ multimode, ນັ້ນແມ່ນ, ປະກົດການຂະຫຍາຍກໍາມະຈອນທີ່ເກີດຈາກການຂະຫຍາຍພັນຂອງໂຫມດທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນຄວາມໄວທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຈາກທັດສະນະຂອງລັກສະນະການສົ່ງຜ່ານ, ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງເສັ້ນທາງຂອງແສງສະຫວ່າງທີ່ແຜ່ຂະຫຍາຍຕາມແກນໃນເສັ້ນໄຍ optical ຮູບແບບດຽວແມ່ນນ້ອຍທີ່ສຸດ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ລໍາລຽງຜົນຜະລິດມີຄວາມສອດຄ່ອງກັນຢ່າງສົມບູນແບບແລະການແຜ່ກະຈາຍພະລັງງານຂອງ Gaussian, ແລະປັດໄຈທີ່ມີຄຸນນະພາບ beam M²ສາມາດເຂົ້າຫາ 1 (M² = 1 ສໍາລັບ beam Gaussian ທີ່ເຫມາະສົມ).

ເລເຊີເສັ້ນໄຍແມ່ນຕົວແທນທີ່ໂດດເດັ່ນຂອງຮຸ່ນທີສາມເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ laser​, ເຊິ່ງໃຊ້ເສັ້ນໃຍແກ້ວ doped ອົງປະກອບຂອງແຜ່ນດິນໂລກທີ່ຫາຍາກເປັນສື່ການໄດ້ຮັບ. ໃນໄລຍະທົດສະວັດທີ່ຜ່ານມາ, lasers ເສັ້ນໄຍຮູບແບບດຽວໄດ້ຄອບຄອງສ່ວນແບ່ງທີ່ສໍາຄັນເພີ່ມຂຶ້ນໃນຕະຫຼາດ laser ທົ່ວໂລກ, ຍ້ອນຂໍ້ດີປະສິດທິພາບເປັນເອກະລັກຂອງເຂົາເຈົ້າ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບເລເຊີເສັ້ນໄຍ multimode ຫຼືເລເຊີແບບແຂງແບບດັ້ງເດີມ, lasers ເສັ້ນໄຍຮູບແບບດຽວສາມາດສ້າງ beam Gaussian ທີ່ເຫມາະສົມກັບ beam ທີ່ມີຄຸນນະພາບຢູ່ໃກ້ກັບ 1, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າ beam ເກືອບສາມາດບັນລຸມຸມທີ່ແຕກຕ່າງກັນທາງທິດສະດີແລະຕໍາ່ສຸດທີ່ຈຸດສຸມໃສ່. ຄຸນນະສົມບັດນີ້ເຮັດໃຫ້ມັນ irreplaceable ໃນຂົງເຂດການປຸງແຕ່ງແລະການວັດແທກທີ່ຕ້ອງການຄວາມແມ່ນຍໍາສູງແລະຜົນກະທົບຄວາມຮ້ອນຕ່ໍາ.