لیزر فیبری قفل مدی (Mode-Locked Fiber Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر فیبری قفل مدی (Mode-Locked Fiber Laser) :
Mode-Locked Fiber Laser نوعی لیزر فیبری پالسی است که پالس های فوق کوتاه (معمولا پیکوثانیه تا فمتوثانیه) با نرخ تکرار بالا تولید می کند. در این روش، فاز مدهای طولی مختلف حفره لیزر به یکدیگر قفل می شود. در نتیجه، تداخل این مدها منجر به تولید یک قطار از پالس های بسیار کوتاه با فواصل زمانی برابر (دوره تپ زنی) می شود. عرض پالس با پهنای طیف گسیل نسبت عکس دارد: هرچه پهنای طیف بیشتر باشد، پالس کوتاه تر است.
قفل مدی می تواند فعال (با مدولاتور خارجی) یا غیرفعال باشد. روش غیرفعال رایج تر است و از اثرات نوری غیرخطی (مانند چرخش قطبش غیرخطی - NPR) یا جاذب های اشباع پذیر (SESAM) استفاده می شود. در روش NPR، قطبش نور وابسته به شدت باعث ایجاد مدولاسیون عبور و قفل مدی می شود. جاذب اشباع پذیر نیز با شفاف شدن در شدت های بالا، پالس های کوتاه را ترجیح می دهد. در لیزرهای فیبری، به دلیل طول زیاد حفره و اثرات غیرخطی، طراحی دقیق برای دستیابی به پالس های پایدار لازم است.
از لیزرهای فیبری قفل مدی در طیف سنجی فوق سریع (مطالعه دینامیک مولکولی و الکترونی)، میکروسکوپ چندفوتونی (تصویربرداری از بافت های زنده با عمق بیشتر)، مخابرات نوری (منبع برای سیستم های مالتی پلکس تقسیم زمانی)، تولید فرکانس های نوری (کامب فرکانسی) و مترولوژی فرکانسی استفاده می شود. همچنین در پزشکی برای جراحی دقیق و در صنعت برای میکروماشین کاری مواد شفاف (مانند برش شیشه و پلیمرها) کاربرد دارند.
عرض پالس در این لیزرها می تواند به کمتر از ۵۰ فمتوثانیه برسد. نرخ تکرار معمولا بین ۱۰ تا ۲۵۰ مگاهرتز است. توان متوسط از چند میلی وات تا چند وات متغیر است. چالش های اصلی در لیزرهای فیبری قفل مدی شامل کنترل پراکندگی (dispersion) در فیبر برای جلوگیری از پهن شدن پالس، مدیریت اثرات غیرخطی که می توانند باعث ناپایداری شوند، و راه اندازی پایدار قفل مدی (خود-شروع) است. فیبرهای فوتونیک کریستال و فیبرهای با پراکندگی طراحی شده (دی سپرشن-شیفتد) به کنترل این عوامل کمک می کنند. لیزرهای فیبری قفل مدی به دلیل فشردگی، پایداری، و هزینه کمتر نسبت به لیزرهای حالت جامد (مانند Ti:Sapphire)، به طور فزاینده ای در آزمایشگاه ها و صنعت مورد استفاده قرار می گیرند.
