Die Kernstruktur einesEinmoden-Faserlaser
Die herausragende Leistung des EinzelmodusFaserlaserDies beruht auf ihrer präzisen internen Struktur. Das effiziente Zusammenspiel aller Komponenten ist die Grundlage für eine stabile und qualitativ hochwertige Laserleistung.
Beispielsweise wird ein 976-nm-Laser mit relativ hoher elektrooptischer Umwandlungseffizienz verwendet, um die dotierte Faser aufzuladen. Anschließend wird ein 1064-nm-Startlicht mit guter Strahlqualität eingesetzt, um die geladene dotierte Faser so zu lenken, dass ein 1064-nm-Laser mit höherer Energie emittiert wird. Je höher die benötigte Energie des 1064-nm-Lasers ist, desto mehr Leistung und Anzahl der Pumpquellen sind erforderlich.
Detaillierte Erläuterung der wichtigsten Komponenten
Die Pumpenquelle ist die Energiequelle derLaser, normalerweise einHalbleiterlaserDie Emissionswellenlänge der Diode entspricht dem Absorptionsmaximum des Verstärkungsmediums (beispielsweise entspricht eine Ytterbium-dotierte Faser einer Wellenlänge von 915 nm oder 976 nm). Einmodenlaser erfordern zudem eine hohe räumliche Kohärenz der Pumplichtquelle. Daher werden häufig fasergekoppelte Einmodenlaserdioden eingesetzt, um eine effiziente Einkopplung des Pumplichts in den feinen Kern der Einmodenfaser zu gewährleisten.
2. Verstärkungsfasern bilden das Kernmedium für die Lasererzeugung und bestehen üblicherweise aus mit Seltenerdelementen dotierten Quarzglasfasern. Gängige Dotierungsionen sind beispielsweise Ytterbium (Yb³⁺), Erbium (Er³⁺) und Thulium (Tm³⁺), die verschiedenen Wellenlängenbereichen (z. B. 1064 nm, 1550 nm, 2 μm) entsprechen. Die Länge der Verstärkungsfaser muss präzise ausgelegt sein, um eine vollständige Absorption des Pumplichts bei gleichzeitig hoher opto-optischer Umwandlungseffizienz zu gewährleisten.
3. Die gebräuchlichste Realisierungsform eines Resonators ist das Faser-Bragg-Gitter-Paar. Ein Gitter entsteht durch die Bestrahlung von optischen Fasern mit ultravioletten Laserinterferenzstreifen, wodurch sich der Brechungsindex in ihren Kernbereichen periodisch und permanent ändert. Durch die Steuerung von Periode und Länge des Gitters lassen sich die zentrale Wellenlänge und die Bandbreite der Reflexion präzise einstellen. Diese vollständig faseroptische Resonatorstruktur benötigt keine diskreten Komponenten wie optische Linsen, was die Stabilität und Störfestigkeit des Systems deutlich erhöht.
4. Das Strahlkollimationssystem befindet sich üblicherweise hinter dem Austrittsgitter. Es wandelt den aus der optischen Faser emittierten divergenten Laserstrahl in kollimiertes, paralleles Licht um oder fokussiert ihn auf die Arbeitsfläche. Dieses System umfasst in der Regel selbstfokussierende Linsen oder mikrominiaturisierte Linsengruppen und verfügt über eine präzise mechanische Struktur, um die Ausrichtungsgenauigkeit zu gewährleisten. Ein hochwertiges optisches Design reduziert Aberrationen effektiv und stellt sicher, dass der Ausgangsstrahl eine exzellente Gaußsche Verteilung aufweist.
Veröffentlichungsdatum: 25. November 2025