Ορισμός: Ένα λέιζερ που χρησιμοποιεί μια ντοπαρισμένη οπτική ίνα ως μέσο κέρδους ή ένα λέιζερ στο οποίο το μεγαλύτερο μέρος της κοιλότητας συντονισμού λέιζερ αποτελείται από οπτική ίνα.
Τα λέιζερ ινών αναφέρονται συνήθως σε λέιζερ που χρησιμοποιούν οπτικές ίνες ως μέσο απολαβής, αν και ορισμένα λέιζερ που χρησιμοποιούν μέσα απολαβής ημιαγωγών (οπτικοί ενισχυτές ημιαγωγών) και κοιλότητες συντονισμού ινών μπορούν επίσης να ονομαστούν λέιζερ οπτικών ινών (ή οπτικά λέιζερ ημιαγωγών). Επιπλέον, ορισμένοι άλλοι τύποι λέιζερ (π.χ. διόδους ημιαγωγών συζευγμένων με ίνες) και ενισχυτές ινών ονομάζονται επίσης λέιζερ ινών (ή συστήματα λέιζερ ινών).
Το μέσο απολαβής στις περισσότερες περιπτώσεις είναι μια ίνα με πρόσμειξη ιόντων σπανίων γαιών, όπως το έρβιο (Er3+), το υττέρβιο (Yb3+), το θόριο (Tm3+) ή το πρασεοδύμιο (Pr3+), και πρέπει να αντλείται από μία ή περισσότερες διόδους λέιζερ συζευγμένων με ίνες. Αν και το μέσο απολαβής των λέιζερ ινών είναι παρόμοιο με αυτό των χύδην λέιζερ στερεάς κατάστασης, τα εφέ κυματοδηγού και οι μικρές περιοχές αποτελεσματικής λειτουργίας οδηγούν σε λέιζερ με διαφορετικές ιδιότητες. Για παράδειγμα, έχουν συνήθως υψηλό κέρδος λέιζερ και απώλειες συντονισμού κοιλότητας. Δείτε τους όρους λέιζερ ινών και λέιζερ σώματος.
Κοιλότητα συντονισμού λέιζερ ινών
Προκειμένου να ληφθεί μια κοιλότητα συντονισμού λέιζερ χρησιμοποιώντας μια οπτική ίνα, ορισμένοι ανακλαστήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να σχηματίσουν μια γραμμική κοιλότητα συντονισμού ή μπορεί να κατασκευαστεί ένα λέιζερ δακτυλίου ινών. Διαφορετικοί τύποι ανακλαστήρων μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη γραμμική κοιλότητα συντονισμού οπτικού λέιζερ:
1. Σε μια εργαστηριακή εγκατάσταση, ένας κοινός διχρωμικός ανακλαστήρας μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην κάθετα κομμένη θύρα ινών, όπως φαίνεται στο σχήμα 1. Ωστόσο, αυτή η λύση δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μαζική παραγωγή και δεν είναι ανθεκτική.
2. Η ανάκλαση Fresnel στην ακραία όψη της γυμνής ίνας είναι επαρκής για να λειτουργήσει ως συζεύκτης εξόδου για το λέιζερ ινών. Ένα παράδειγμα δίνεται στο Σχ. 2.
3. Είναι επίσης δυνατή η εναπόθεση μιας διηλεκτρικής επίστρωσης απευθείας στη θύρα ινών, συνήθως με εξάτμιση. Τέτοιες επικαλύψεις δίνουν μεγάλη ανακλαστικότητα σε ένα ευρύ φάσμα.
4. Για εμπορικά προϊόντα, συνήθως χρησιμοποιούνται σχάρες Bragg από ίνες, οι οποίες μπορούν να παρασκευαστούν απευθείας από ίνες με ντόπινγκ ή με σύντηξη μη επικαλυμμένων ινών σε ενεργές ίνες. Το Σχήμα 3 δείχνει ένα λέιζερ κατανεμημένης ανάκλασης Bragg (λέιζερ DBR) που περιέχει δύο πλέγματα ινών, και ένα λέιζερ κατανεμημένης ανάδρασης υπάρχει όπου υπάρχει ένα πλέγμα στην ντοπαρισμένη ίνα με μια μετατόπιση φάσης ενδιάμεσα.
5. Εάν το φως που εξέρχεται από την ίνα ευθυγραμμιστεί με χρήση φακού και ανακλάται πίσω μέσω ενός διχρωμικού ανακλαστήρα, μπορεί να επιτευχθεί καλύτερος χειρισμός ισχύος (π.χ. Εικόνα 4). Το φως που λαμβάνεται από τον ανακλαστήρα θα έχει πολύ μειωμένη ένταση λόγω του ότι έχει μεγαλύτερη επιφάνεια δέσμης. Ωστόσο, μια ελαφρά εσφαλμένη ευθυγράμμιση μπορεί να προκαλέσει σημαντικές απώλειες ανάκλασης και πρόσθετες αντανακλάσεις Fresnel στην ακραία όψη της ίνας μπορεί να δημιουργήσουν ένα αποτέλεσμα φιλτραρίσματος. Το τελευταίο μπορεί να κατασταλεί χρησιμοποιώντας θύρες ινών με κλίση, αλλά αυτό εισάγει απώλειες εξαρτώμενες από το μήκος κύματος.
6. Μπορεί επίσης να σχηματιστεί ένας ανακλαστήρας οπτικού βρόχου (Εικόνα 5), χρησιμοποιώντας έναν συζεύκτη ινών και μια παθητική ίνα.
Τα περισσότερα οπτικά λέιζερ αντλούνται από ένα ή περισσότερα λέιζερ ημιαγωγών συζευγμένων με ίνες. Το φως της αντλίας συνδέεται απευθείας στον πυρήνα ή σε υψηλή ισχύ στην επένδυση της αντλίας (δείτε Διπλής επένδυσης ινών), όπως αναλύεται λεπτομερέστερα παρακάτω.
Υπάρχουν πολλοί τύποι λέιζερ ινών, αρκετοί από τους οποίους περιγράφονται παρακάτω.
