ファイバーレーザーポンプソース

要約：ファイバーレーザーの特別な構造によると、さまざまなタイプのファイバーレーザーポンプソースが提案され、ポンプソースとその対応する効率を選択するための基準が与えられます。

レーザーの主なコンポーネントは、共振空洞、ポンプ光源、および作動物質です。ポンプ光源は、レーザー作動媒体を反転分布に到達させる励起光源です。基底状態から高エネルギーレベルまでの粒子のプロセスは、ポンピングプロセスと呼ばれます。一般的なポンピング方法には、電気ポンピング、化学ポンピング、光ポンピング、および空気圧ポンピングが含まれますが、光ポンピングおよび電気ポンピングは最も広く使用されている方法です。ガスレーザーは、励起源として電気ポンピング法を使用することが多く、固体および液体レーザーでは光ポンピング法が広く使用されています。光ポンピングは、光ビームを使用して作動物質を照射し、作動物質内の粒子が光子のエネルギーを吸収し、高エネルギーレベルに励起されます。 LDポンプ光源には、高効率、低ノイズ、安定した周波数、長寿命、コンパクトな構造などの多くの利点があり、固体レーザーのポンプ光源としてよく使用されます。

ファイバーレーザーの作業材料は一般にドープされたファイバーであり、フィードバックキャビティは一般にファイバーグレーティング、ファイバー端面、リングミラーなどです。励起光のファイバーへの結合を容易にするために光励起モードが採用されており、ファイバーコア自体は非常に微細であるため、上位レベルの粒子の数の蓄積を形成する方が簡単です。

ファイバーレーザーの本質は、ポンプ波長を特定の波長の光に変換し、レーザーとして出力する波長変換器です。物理的な観点から見ると、光増幅を生成する原理は、作動物質がエネルギーを効果的に吸収して活性化できるように、作動物質に吸収可能な波長の光を提供することです。したがって、ドーパント材料に応じて、対応する吸収波長も異なり、ポンプ光の波長に対する要件も異なります。たとえば、エルビウム添加ファイバのポンプ光の波長は800 nm、980 nm、530 nmなどであり、レーザ波長は900 nm、1060 nm、1350 nmなどです。エルビウム添加ファイバのポンプ光の波長は800 nm、980 nm、1480 nmなどであり、レーザ波長が生成されます。 1550nm。

ファイバーレーザー用のポンプソースを選択するには、次の基準を参照する必要があります。

（1）高いポンプ効率。ポンプの効率は、ポンプの出力に直接影響します。ポンプの出力が高いほど、チューニング範囲が広くなります。

（2）励起状態吸収率（ESA）は可能な限り小さい。 ESAは通常、励起状態の吸収断面積である値によって測定されます。これは基底状態の吸収断面積です。たとえば、エルビウム添加ファイバのポンプ光の波長は、532 nm、980 nm、および1480 nmです。 YAG周波数2倍固体レーザーを使用して532 nmレーザーを生成できますが、YAG周波数2倍固体レーザーはかさばり、市場に出すには不便です。 980 nmおよび1480 nmの波長のポンプレーザーは、高出力LDで使用でき、小型で高効率であるため、理想的なポンプ光源です。

ファイバーレーザーのポンプ光源は、従来のソリッドステートレーザー、または高出力マルチモードシングルジャンクションダイオードレーザーモジュールまたはダイオードアレイです。ダイオードアレイの場合、一般的にエンドポンピングがファイバークラッドに光を注入するために使用されます。ハイパワーダイオードアレイは、最大104時間の平均実行時間でハイパワーレーザーを励起します。水冷パルスモードには厳しい要件があります。単接合ダイオードの光ポンピングデバイスの場合、水冷は不要であり、高効率でダブルクラッドファイバに結合するのが簡単です。単接合ダイオードの光ポンピングユニットは、アレイモジュールと同じ高出力であり、実行時間は長くなります（最大2 x 105h）。

ファイバーレーザーの研究では、通信分野でよく使用される初期段階のシングルクラッドファイバーレーザーのみを開発しましたが、シングルクラッドファイバーレーザーは低出力レーザーであり、医療用レーザーおよび機械加工の要件を満たすことができません。これは、強力なポンプ光が非常に細いコアに結合されると、強い非線形効果を生み、変換効率が低下するためです。ポンプ光の制限により、ファイバーレーザーは、低出力のフィールドでのみ長時間使用できます。元のシングルモードファイバがダブルクラッドファイバに置き換えられるまで、ポンプ光の回折限界への高効率変換が実現されます。ファイバレーザは、最終的にハイパワーレーザの分野に位置付けられ、ダブルクラッドファイバがファイバに導入されます。レーザーの分野では、ポンプ光源のファイバーレーザーの選択の制限は終わり、ポンプ光源の特性はファイバーレーザーに依然として非常に要求されており、ポンプ光源の効率、サイズ、寿命はレーザー全体の光出力に直接影響します。