El principi bàsic delàsers de fibra monomodal
La generació d'un làser requereix el compliment de tres condicions bàsiques: inversió de població, una cavitat ressonant adequada i assolir el puntlàserllindar (el guany de llum a la cavitat ressonant ha de ser més gran que la pèrdua). El mecanisme de funcionament dels làsers de fibra monomodal es basa precisament en aquests principis físics fonamentals i aconsegueix l'optimització del rendiment mitjançant l'estructura especial de les guies d'ones de fibra.
La radiació estimulada i la inversió de població són la base física per a la generació de làsers. Quan l'energia lumínica emesa per la font de bombament (normalment un díode làser semiconductor) s'injecta a la fibra de guany dopada amb ions de terres rares (com ara itterbi Yb³⁺, erbi Er³⁺), els ions de terres rares absorbeixen energia i passen de l'estat fonamental a l'estat excitat. Quan el nombre d'ions en estat excitat supera el de l'estat fonamental, es forma un estat d'inversió de població. En aquest punt, el fotó incident activarà la radiació estimulada de l'ió en estat excitat, generant nous fotons de la mateixa freqüència, fase i direcció que el fotó incident, aconseguint així l'amplificació òptica.
La característica principal del mode úniclàsers de fibrarau en el seu diàmetre de nucli extremadament fi (normalment de 8 a 14 μm). Segons la teoria de l'òptica d'ones, un nucli tan fi només pot permetre que es transmeti de manera estable un mode de camp electromagnètic (és a dir, el mode fonamental LP₀₁ o el mode HE₁₁), és a dir, el mode únic. Això elimina el problema de dispersió intermodal existent a les fibres multimode, és a dir, el fenomen d'eixamplament del pols causat per la propagació de diferents modes a diferents velocitats. Des de la perspectiva de les característiques de transmissió, la diferència de trajectòria de la llum que es propaga al llarg de la direcció axial en les fibres òptiques monomode és extremadament petita, cosa que fa que el feix de sortida tingui una coherència espacial i una distribució d'energia gaussiana perfectes, i el factor de qualitat del feix M² pugui aproximar-se a 1 (M² = 1 per a un feix gaussià ideal).
Els làsers de fibra són representants destacats de la tercera generaciótecnologia làser, que utilitzen fibres de vidre dopades amb elements de terres rares com a medi de guany. Durant l'última dècada, els làsers de fibra monomodal han ocupat una quota cada cop més important en el mercat mundial dels làsers, gràcies als seus avantatges únics en el rendiment. En comparació amb els làsers de fibra multimodal o els làsers d'estat sòlid tradicionals, els làsers de fibra monomodal poden generar un feix gaussià ideal amb una qualitat de feix propera a 1, cosa que significa que el feix gairebé pot assolir l'angle de divergència mínima teòrica i el punt mínim enfocat. Aquesta característica els fa irreemplaçables en els camps del processament i la mesura que requereixen una alta precisió i un baix impacte tèrmic.
Data de publicació: 19 de novembre de 2025