لیزر فیبری (Fiber Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر فیبری (Fiber Laser) :
Fiber Laser نوعی لیزر است که در آن محیط فعال یک فیبر نوری دوپ شده با یون های کمیاب خاکی (مانند ایتربیوم، اربیوم، تولیوم، نئودیمیم) است. فیبر نوری هم نقش محیط بهره و هم نقش موجبر را ایفا می کند. نور پمپ (معمولا از دیودهای لیزری) به درون فیبر تزریق می شود و در طول فیبر، یون های دوپانت را برانگیخته می کند. گسیل القایی در طول فیبر تقویت شده و پرتو لیزر از انتهای فیبر خارج می شود.
مزایای لیزر فیبری بسیار زیاد است: نسبت سطح به حجم بالا باعث دفع حرارت عالی و پایداری دمایی خوب می شود. کیفیت پرتو به دلیل هدایت موج در فیبر معمولا عالی و نزدیک به حد پراش است. راندمان تبدیل توان بالا (تا ۵۰٪ برای Yb) است. ساختار فشرده و بدون نیاز به هم ترازی (alignment) دقیق اپتیکی، آن را برای کاربردهای صنعتی ایده آل می کند. همچنین می توان توان را با ترکیب چند فیبر (ترکیب پرتو) افزایش داد.
انواع مختلف لیزر فیبری بر اساس یون دوپانت و کاربرد وجود دارد: Yb-doped برای محدوده ۱ میکرون با توان بالا (تا چند کیلووات) در صنعت برش و جوشکاری، Er-doped برای مخابرات (۱۵۵۰ نانومتر) و محدوده امن برای چشم، Tm-doped برای محدوده ۲ میکرون در پزشکی و LIDAR. همچنین لیزرهای فیبری می توانند به صورت پیوسته یا پالسی (با Q-switching یا قفل مدی) کار کنند. پالس های فوق کوتاه فمتوثانیه نیز با لیزرهای فیبری قفل مدی تولید می شوند.
لیزرهای فیبری امروزه در صنعت (برش فلزات، جوشکاری، حکاکی، مارک زنی) غالب شده اند و جایگزین لیزرهای CO₂ و Nd:YAG در بسیاری از کاربردها شده اند. در پزشکی برای جراحی و زیبایی، در مخابرات به عنوان تقویت کننده (EDFA)، در نظامی برای جنگ افزارهای لیزری و مسافت یاب، و در تحقیقات علمی برای طیف سنجی و تولید هارمونیک استفاده می شوند. چالش های لیزر فیبری شامل اثرات غیرخطی در فیبر (مانند Raman و Brillouin) در توان های بالا، تخریب ناشی از تابش (فتودارکینگ)، و محدودیت در انرژی پالسی به دلیل سطح مقطع کوچک فیبر است. با این حال، پیشرفت ها در طراحی فیبر (فیبرهای با میدان بزرگ، فوتونیک کریستال) این محدودیت ها را کاهش داده است. لیزر فیبری یکی از موفق ترین فناوری های لیزری در دهه های اخیر است و بازار بزرگی را به خود اختصاص داده است.
