لیزر فیبری دوپ شده با تولیوم (Thulium-Doped Fiber Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر فیبری دوپ شده با تولیوم (Thulium-Doped Fiber Laser) :
Thulium-Doped Fiber Laser (TDFL) از فیبر دوپ شده با یون های تولیوم (
\[ Tm^{3+} \]) بهره می برد. این لیزر در محدوده ۱۷۰۰-۲۱۰۰ نانومتر (معمولا ۱۹۴۰-۲۰۵۰ نانومتر) کار می کند که در ناحیه مادون قرمز میانی قرار دارد. محدوده ۲ میکرون به دلیل جذب بالا در آب و بافت های بیولوژیکی، و همچنین وجود پنجره های جذبی برای گازهایی مانند CO₂ و CH₄، اهمیت زیادی دارد. پمپاژ TDFL معمولا با دیودهای لیزری در ۷۹۰-۸۰۰ نانومتر یا ۱۵۵۰-۱۶۰۰ نانومتر انجام می شود.
مکانیزم عملکرد TDFL مبتنی بر پدیده "تقاطع گذاری" (cross-relaxation) است. یک فوتون پمپ با انرژی بالا (۷۹۰ نانومتر) می تواند دو فوتون لیزر با انرژی پایین تر (حدود ۲ میکرون) تولید کند. این فرایند باعث افزایش بازده کوانتومی تا ۲۰۰٪ (نظری) می شود. در عمل، بازده به ۵۰-۶۰٪ می رسد. پمپاژ در ۱۵۵۰ نانومتر نیز با استفاده از لیزرهای اربیوم امکان پذیر است و در توان های بالا کاربرد دارد.
از لیزر فیبری تولیوم در پزشکی برای جراحی (به ویژه در اورولوژی برای خرد کردن سنگ کلیه و درمان پروستات)، و در پوست برای لیزر موهای زائد و درمان ضایعات عروقی استفاده می شود. در سنجش از دور و LIDAR برای اندازه گیری غلظت گازهای گلخانه ای (CO₂، H₂O) و تشخیص نشت گاز کاربرد دارد. در صنعت برای جوشکاری و برش پلاستیک ها و مواد پلیمری، و در نظامی برای مقابله با حسگرهای فروسرخ و هشداردهنده های موشکی استفاده می شود.
توان خروجی لیزرهای فیبری تولیوم در مد پیوسته تا چند صد وات و در مد پالسی با Q-switching تا چند میلی ژول در هر پالس با نرخ تکرار کیلوهرتز می رسد. با قفل مدی می توان پالس های فمتوثانیه در این محدوده تولید کرد. یکی از چالش های TDFL، نیاز به فیبرهای با میزبان مناسب (مانند فلوراید یا ژرمانات) برای کاهش تلفات در ۲ میکرون و افزایش بازده است. فیبرهای سیلیکایی استاندارد در این طول موج تلفات بالایی دارند. پیشرفت در فیبرهای سیلیکایی با خلوص بالا و طراحی جدید، این مشکل را کاهش داده است. TDFLها به سرعت در حال پیشرفت هستند و کاربردهای جدیدی برای آنها یافت می شود.
