لیزر فیبری دو دوپه (Co-Doped Fiber Laser e.g., Er:Yb)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر فیبری دو دوپه (Co-Doped Fiber Laser e.g., Er:Yb) :
Co-Doped Fiber Laser به لیزر فیبری اطلاق می شود که در آن هسته فیبر با دو نوع یون مختلف دوپ می شود تا خواص بهتری حاصل شود. رایج ترین نوع، فیبر دوپه شده با اربیوم-ایتربیوم (Er:Yb) است. در این سیستم، ایتربیوم به عنوان حساس کننده عمل می کند: نور پمپ (معمولا ۹۸۰ نانومتر) توسط یون های Yb³⁺ جذب می شود، سپس انرژی به یون های Er³⁺ منتقل می شود. این فرایند انتقال انرژی، جذب پمپ را افزایش می دهد و بازده لیزر اربیوم را به طور چشمگیری بهبود می بخشد.
مکانیزم انتقال انرژی در Er:Yb از طریق برهمکنش دوقطبی-دوقطبی انجام می شود. Yb³⁺ سطح مقطع جذب بالایی در ۹۸۰ نانومتر دارد و پهنای جذب آن وسیع است. پس از برانگیختگی، انرژی به یون Er³⁺ مجاور منتقل شده و آن را به تراز
\[ ^4I_{11/2} \]می رساند. سپس با واپاشی سریع به تراز
\[ ^4I_{13/2} \]، گسیل در ۱۵۵۰ نانومتر رخ می دهد. این سیستم بازده کلی را افزایش داده و نیاز به پمپاژ مستقیم اربیوم (که سطح مقطع کمی دارد) را برطرف می کند.
از فیبرهای دو دوپه Er:Yb به طور گسترده در تقویت کننده های توان بالا در مخابرات (EDFAهای قدرتمند) و در لیزرهای فیبری پالسی با انرژی بالا (Q-switched) استفاده می شود. این فیبرها امکان تولید توان خروجی بالاتر (چند ده وات) در محدوده ۱۵۵۰ نانومتر را فراهم می کنند. همچنین در کاربردهای سنجش از دور، LIDAR، و پزشکی (جراحی چشم) به کار می روند.
چالش های فیبرهای دو دوپه شامل انتقال انرژی معکوس (از Er به Yb در غلظت های بالا)، تشکیل خوشه های یونی که باعث کاهش بازده می شود، و افزایش تلفات ناشی از ناخالصی ها است. طراحی دقیق غلظت نسبی یون ها و استفاده از مواد میزبان مناسب (مانند فسفوسیلیکا) برای بهینه سازی عملکرد ضروری است. فیبرهای دو دوپه با سایر ترکیبات نیز ساخته می شوند، مانند Tm:Ho برای محدوده ۲ میکرون، و Nd:Yb برای انتقال انرژی. این فناوری افق های جدیدی در طراحی لیزرهای فیبری با کارایی بالا گشوده است.
