لیزر فیبری تک حالته (Single-Mode Fiber Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر فیبری تک حالته (Single-Mode Fiber Laser) :
Single-Mode Fiber Laser به لیزر فیبری اطلاق می شود که در آن پرتو خروجی تنها در یک مد عرضی (معمولا مد پایه LP₀₁) منتشر می شود. این ویژگی باعث می شود که پرتو خروجی دارای کیفیت بسیار عالی (نزدیک به حد پراش، با فاکتور M² نزدیک به ۱) و واگرایی کم باشد. برای دستیابی به عملکرد تک حالته، قطر هسته فیبر باید کوچک باشد (معمولا ۵-۱۰ میکرون برای طول موج ۱ میکرون) و اختلاف ضریب شکست هسته-غلاف به دقت کنترل شود.
مزیت اصلی لیزرهای فیبری تک حالته، کیفیت بالای پرتو است که برای کاربردهایی مانند برش و جوشکاری دقیق، ارتباطات فضایی آزاد، و جفت سازی به فیبرهای دیگر حیاتی است. همچنین در تحقیقات علمی، طیف سنجی، و میکروسکوپ غیرخطی، تک حالته بودن پرتو اهمیت زیادی دارد. این لیزرها می توانند به صورت پیوسته یا پالسی با Q-switching و قفل مدی کار کنند.
از لیزرهای فیبری تک حالته در مخابرات نوری به عنوان منبع نور برای سیستم های WDM، در صنعت برای میکروماشین کاری و حکاکی دقیق، در پزشکی برای جراحی های حساس (مانند چشم)، و در سنجش از دور برای LIDAR با وضوح بالا استفاده می شود. همچنین در تداخل سنجی و مترولوژی به کار می روند.
چالش اصلی لیزرهای فیبری تک حالته، محدودیت در توان خروجی است. با افزایش توان، اثرات غیرخطی (مانند Raman و Brillouin) و آسیب نوری در هسته کوچک فیبر محدودیت ایجاد می کنند. برای غلبه بر این محدودیت، از فیبرهای با میدان حالت بزرگ (LMA) با طراحی خاص (مانند فیبرهای پلاریزاسیون-نگهدار) استفاده می شود که ضمن حفظ تک حالته بودن، سطح مقطع موثر را افزایش می دهند. همچنین فیبرهای فوتونیک کریستال با هسته توخالی می توانند این محدودیت ها را کاهش دهند. با این حال، برای توان های بسیار بالا (چند کیلووات)، حفظ تک حالته بودن چالش برانگیز است و از تکنیک های ترکیب پرتو استفاده می شود. لیزرهای تک حالته ستون فقرات بسیاری از فناوری های پیشرفته نوری هستند.
