التعريف: ليزر يستخدم أليافًا بصرية مشوبة كوسط كسب، أو ليزر يتكون الجزء الأكبر من تجويف الرنين الليزري فيه من ألياف بصرية.
عادةً ما تشير الليزرات الليفية إلى الليزرات التي تستخدم الألياف الضوئية كوسيط للكسب، على الرغم من أن بعض الليزرات التي تستخدم وسائط كسب أشباه الموصلات (مضخمات بصرية أشباه الموصلات) وتجويفات رنين الألياف يمكن أيضًا تسميتها بالليزرات الليفية (أو الليزرات البصرية أشباه الموصلات). بالإضافة إلى ذلك، تُسمى أيضًا بعض الأنواع الأخرى من الليزرات (مثل الثنائيات شبه الموصلة المقترنة بالألياف) ومضخمات الألياف بالليزرات الليفية (أو أنظمة الليزر الليفية).
في أغلب الحالات، يكون وسط الكسب عبارة عن ألياف مشوبة بأيونات من العناصر الأرضية النادرة، مثل الإربيوم (Er3+)، أو الإيتربيوم (Yb3+)، أو الثوريوم (Tm3+)، أو البراسيوديميوم (Pr3+)، ويجب ضخها بواسطة ثنائي ليزر مقترن بالألياف واحد أو أكثر. وعلى الرغم من أن وسط الكسب في الليزر الليفي يشبه وسط الليزر السائب ذي الحالة الصلبة، فإن تأثيرات الموجات الموجهة ومساحات الوضع الفعال الصغيرة تؤدي إلى ليزرات ذات خصائص مختلفة. على سبيل المثال، عادةً ما يكون لها كسب ليزر عالي وخسائر تجويف رنينية. راجع مصطلحي الليزر الليفي والليزر الجسمي.
تجويف الرنين بالليزر الليفي
من أجل الحصول على تجويف رنيني بالليزر باستخدام الألياف الضوئية، يمكن استخدام بعض العاكسات لتشكيل تجويف رنيني خطي أو يمكن تصنيع ليزر حلقي من الألياف. يمكن استخدام أنواع مختلفة من العاكسات في تجويف الرنين بالليزر البصري الخطي:
1. في إعداد المختبر، يمكن استخدام عاكس ثنائي اللون شائع في منفذ الألياف المقطوع رأسياً، كما هو موضح في الشكل 1. ومع ذلك، لا يمكن استخدام هذا الحل للإنتاج الضخم وليس متينًا.
2. إن انعكاس فرينل عند السطح النهائي للألياف العارية كافٍ للعمل كمقرن إخراج لليزر الليفي. يتم تقديم مثال في الشكل 2.
3. من الممكن أيضًا ترسيب طبقة عازلة مباشرة على منفذ الألياف، عادةً عن طريق التبخر. توفر هذه الطلاءات انعكاسية كبيرة على نطاق واسع.
4. بالنسبة للمنتجات التجارية، تُستخدم عادةً شبكات براج الليفية، والتي يمكن تحضيرها مباشرةً من الألياف المشوبة أو عن طريق دمج الألياف غير المشوبة بالألياف النشطة. يوضح الشكل 3 ليزر انعكاس براج الموزع (ليزر DBR) الذي يحتوي على شبكتين ليفيتين، ويوجد ليزر تغذية مرتدة موزعة حيث توجد شبكة في الألياف المشوبة مع تحول طور بينهما.
5. إذا تم تجميع الضوء الخارج من الألياف باستخدام عدسة وانعكاسه مرة أخرى من خلال عاكس ثنائي اللون، فيمكن الحصول على معالجة أفضل للطاقة (على سبيل المثال، الشكل 4). سيكون للضوء الذي يتم الحصول عليه بواسطة العاكس شدة منخفضة بشكل كبير بسبب وجود مساحة شعاع أكبر. ومع ذلك، يمكن أن يتسبب سوء المحاذاة الطفيف في خسائر انعكاس كبيرة ويمكن أن تؤدي انعكاسات فرينل الإضافية عند وجه نهاية الألياف إلى إنشاء تأثير ترشيح. يمكن قمع الأخير باستخدام منافذ الألياف المقطوعة بالإمالة، لكن هذا يؤدي إلى خسائر تعتمد على الطول الموجي.
6. يمكن أيضًا تكوين عاكس حلقي بصري (الشكل 5)، باستخدام مقرن الألياف والألياف السلبية.
يتم ضخ معظم الليزر الضوئي بواسطة ليزر أشباه الموصلات المقترن بالألياف. يتم توصيل ضوء المضخة مباشرة إلى القلب، أو بقوة عالية إلى غلاف المضخة (انظر ألياف الغلاف المزدوجة)، كما هو موضح بمزيد من التفصيل أدناه.
هناك العديد من أنواع الليزر الليفي، وسيتم وصف العديد منها أدناه.
