Волоконно-связанные диодные лазеры используют волокна, легированные редкоземельными элементами, в качестве активной среды, с лазерными диодами в качестве источника накачки, что по своей сути имеет некоторые ключевые преимущества, делая их в форме за счет генерации ультракоротких импульсов весьма привлекательно. Высокая ширина полосы усиления и эффективность легированных волокон позволяет изготавливать относительно недорогие, компактные и прочные волоконно-оптические лазерные системы, которые обеспечивают широкий диапазон выходных пучков с оптоволоконным соединением для широкого спектра применений.
Волокно обеспечивает высокое отношение площади поверхности к объему, что обеспечивает эффективное охлаждение и может быть настроено в соответствии с конкретными рабочими параметрами. Волоконно-связанные диодные лазеры изначально ограничены непрерывной (CW), маломощной, одномодовой работой. После более чем 30-летней разработки, волоконно-оптические диодные лазеры могут работать в одномодовом и многомодовом режимах, в диапазоне длин волн от УФ (УФ) до дальнего инфракрасного (Дальнего ИК) диапазона и могут обеспечивать очень высокий уровень мощности с переменной частотой повторения. частоту и (возможно, самое важное) от миллисекунд до фемтосекундной ширины импульса.
В отличие от обычных лазеров в свободном пространстве, в волоконно-оптических диодных лазерах используются волоконно-оптические брэгговские решетки (ВБР), которые заменяют обычные диэлектрические зеркала для оптической обратной связи. В большинстве мощных волоконно-оптических диодных лазеров используется архитектура волокна с двойной оболочкой, где усиливающая среда находится в сердцевине волокна, окруженной двумя слоями оболочки. Луч многомодовой накачки от лазерного диода или другого волоконного лазера распространяется по внутренней оболочке и ограничивается внешней оболочкой для возбуждения активной среды и создания моды генерации, которая распространяется в сердцевине волокна.
Для получения сверхбыстрых лазерных импульсов требуются методы активной или пассивной синхронизации мод. Некоторые из методов, используемых сегодня для пассивной синхронизации мод, включают нелинейное вращение поляризации и методы поглощения насыщения, в то время как электрооптические или акустооптические модуляторы используются для активной синхронизации мод.
В полупроводниковом насыщающемся поглотителе (SESAM) полупроводниковые квантовые ямы выращиваются на полупроводниковых распределенных брэгговских отражателях, а SESAM успешно использовался для изготовления фемтосекундного диодного лазера с волоконной связью, работающего на длинах волн 1,0 мкм и 1,5 мкм. Использование легированного эрбием (Er) волоконно-связанного диодного лазера с использованием поглотителей, насыщаемых графеном, показало самозапускающиеся и стабильные солитонные импульсы с синхронизацией мод. Это всего лишь несколько архитектур волоконных фемтосекундных лазеров, которые коммерческие лазеры используют для различных научных и промышленных приложений.
Волоконно-связанные диодные лазеры являются идеальным выбором для реализации процесса R / LM2, поскольку они обеспечивают требуемую высокую выходную мощность (около 800 Вт) и длины волн ближнего инфракрасного (NIR) диапазона, по сравнению с другими типами лазеров, такими как импульсный Nd: YAG с импульсной накачкой. Лазеры, волоконно-оптические диодные лазеры имеют более низкие эксплуатационные расходы и более длительные интервалы технического обслуживания.
В волоконном лазере первого поколения на основе одноволоконного лазера на основе диода большое количество всех компонентов накачки обычно объединяются вместе для достижения максимальной стабильности. Хотя этот метод, как правило, очень надежен, он особенно чувствителен к обратному отражению от материала мишени. Поэтому при обработке отражающих металлов, таких как медь и латунь, необходимо использовать какой-либо оптический изолятор. Кроме того, использование плавленых компонентов (иногда включая волокно конечной передачи) означает, что эти лазеры не могут быть отремонтированы на месте. Поэтому, если какой-либо компонент слегка поврежден, весь лазер необходимо вернуть на завод для замены.
Когерентность Использование новаторского модульного подхода к волоконно-связанному диодному лазеру основано в первую очередь на полупроводниковых лазерах, а не на одиночных излучателях в качестве источника накачки. Свет, излучаемый линейной решеткой накачки, вводится в усиливающее волокно с помощью сумматора пучка, состоящего из дискретных оптических элементов. Объединитель лучей также калибрует луч на выходе усиленного волокна, а затем другие оптические элементы эффективно соединяются с конечным транспортным волокном.