হাই পাওয়ার ফাইবার লেজার এবং অ্যামপ্লিফায়ার

বিশেষ করে উচ্চ ক্ষমতার জন্য, কোর এলাকাটি যথেষ্ট বড় হওয়া প্রয়োজন, কারণ আলোর তীব্রতা খুব বেশি হবে এবং আরেকটি কারণ হল ডাবল-ক্লাড ফাইবারে ক্ল্যাডিং থেকে কোর এরিয়ার অনুপাত বড়, যার ফলে কম পাম্প শোষণ হয়। যখন মূল এলাকাটি কয়েক হাজার বর্গ মাইক্রোমিটারের ক্রমানুসারে থাকে, তখন একটি একক-মোড ফাইবার কোর ব্যবহার করা সম্ভব। মাল্টিমোড ফাইবার ব্যবহার করে, যখন মোড এলাকা অপেক্ষাকৃত বড় হয়, ভাল মানের আউটপুট মরীচি প্রাপ্ত করা যেতে পারে, এবং হালকা তরঙ্গ প্রধানত মৌলিক মোড। (হায়ার-অর্ডার মোডগুলির উত্তেজনাও কিছু পরিমাণে ফাইবারকে ঘুরিয়ে দেওয়া সম্ভব, উচ্চ ক্ষমতায় শক্তিশালী মোড কাপলিং এর ক্ষেত্রে ছাড়া) মোডের ক্ষেত্রটি বড় হওয়ার সাথে সাথে, মরীচির গুণমান আর বিচ্ছুরণ-সীমিত থাকতে পারে না, তবে তুলনা করা যায় যেমন রড লেজারগুলি একই রকম শক্তির তীব্রতায় কাজ করে, ফলে বিমের গুণমান এখনও বেশ ভাল।

কিভাবে খুব উচ্চ শক্তি পাম্প আলো ইনজেকশনের জন্য বিভিন্ন বিকল্প আছে. সবচেয়ে সহজ উপায় হল ফাইবার পোর্টে সরাসরি ক্ল্যাডিং পাম্প করা। এই পদ্ধতিতে বিশেষ ফাইবার উপাদানের প্রয়োজন হয় না, তবে উচ্চ-শক্তির পাম্পের আলো বাতাসে প্রচার করতে হবে, বিশেষ করে এয়ার-গ্লাস ইন্টারফেস, যা ধুলো বা ভুলভাবে সংবেদনশীল। অনেক ক্ষেত্রে, ফাইবার-কাপল্ড পাম্প ডায়োড ব্যবহার করা বাঞ্ছনীয়, যাতে পাম্পের আলো সবসময় ফাইবারে সঞ্চারিত হয়। আরেকটি বিকল্প হল পাম্পের আলোকে একটি প্যাসিভ ফাইবারে (আনডোপ করা) খাওয়ানো এবং ডোপড ফাইবারের চারপাশে প্যাসিভ ফাইবার মুড়ে দেওয়া যাতে পাম্পের আলো ধীরে ধীরে ডোপড ফাইবারে স্থানান্তরিত হয়। কিছু পাম্প ফাইবার এবং ডোপড সিগন্যাল ফাইবার একসাথে ফিউজ করার জন্য একটি বিশেষ পাম্প কম্বিনেশন ডিভাইস ব্যবহার করার কিছু উপায় আছে। পার্শ্ব-পাম্প করা ফাইবার কয়েল (ফাইবার ডিস্ক লেজার) বা পাম্প ক্ল্যাডিংয়ের খাঁজের উপর ভিত্তি করে অন্যান্য পদ্ধতি রয়েছে যাতে পাম্পের আলো ইনজেকশন করা যায়। পরবর্তী কৌশলটি পাম্প আলোর মাল্টি-পয়েন্ট ইনজেকশনের জন্য অনুমতি দেয়, এইভাবে তাপীয় লোডটি আরও ভালভাবে বিতরণ করা যায়।

চিত্র 2: একটি উচ্চ-শক্তির ডাবল-ক্ল্যাড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার সেটআপের ডায়াগ্রাম যেখানে পাম্পের আলো ফাঁকা জায়গা দিয়ে ফাইবার পোর্টে প্রবেশ করে। গ্যাস গ্লাস ইন্টারফেস কঠোরভাবে সারিবদ্ধ এবং পরিষ্কার হতে হবে।

পাম্প লাইট ইনজেকশনের সমস্ত পদ্ধতির মধ্যে তুলনা করা জটিল কারণ অনেক দিক জড়িত: স্থানান্তর দক্ষতা, উজ্জ্বলতা হ্রাস, প্রক্রিয়াকরণের সহজতা, নমনীয় অপারেশন, সম্ভাব্য পিছনের প্রতিফলন, ফাইবার কোর থেকে পাম্পের আলোর উত্সে আলোর ফুটো, পছন্দ রাখা মেরুকরণ ইত্যাদি
যদিও উচ্চ-শক্তি ফাইবার অপটিক ডিভাইসগুলির সাম্প্রতিক বিকাশ খুব দ্রুত হয়েছে, তবুও কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে যা আরও বিকাশকে বাধা দেয়:
হাই পাওয়ার ফাইবার অপটিক ডিভাইসের আলোর তীব্রতা অনেক উন্নত। উপাদানের ক্ষতির থ্রেশহোল্ড এখন সাধারণত পৌঁছে যেতে পারে। অতএব, মোড এলাকা (বড় মোড এলাকা ফাইবার) বাড়ানো প্রয়োজন, কিন্তু উচ্চ মরীচি মানের প্রয়োজন হলে এই পদ্ধতির সীমাবদ্ধতা রয়েছে।
প্রতি ইউনিট দৈর্ঘ্যের বিদ্যুতের ক্ষয় 100W/m এর অর্ডারে পৌঁছেছে, যার ফলে ফাইবারে শক্তিশালী তাপীয় প্রভাব রয়েছে। জল শীতল ব্যবহার ব্যাপকভাবে ক্ষমতা উন্নত করতে পারেন. কম ডোপিং ঘনত্ব সহ দীর্ঘ ফাইবারগুলি ঠান্ডা করা সহজ, তবে এটি অরৈখিক প্রভাব বাড়ায়।
কঠোরভাবে একক-মোড ফাইবারগুলির জন্য নয়, যখন আউটপুট শক্তি একটি নির্দিষ্ট থ্রেশহোল্ডের চেয়ে বেশি হয়, সাধারণত কয়েকশ ওয়াট হয় তখন মোডাল অস্থিরতা থাকে। মোডের অস্থিরতার কারণে হঠাৎ করে বীমের গুণমান কমে যায়, যা ফাইবারে তাপীয় গ্রেটিং এর প্রভাব (যা মহাকাশে দ্রুত দোলা দেয়)।
ফাইবার অরৈখিকতা অনেক দিককে প্রভাবিত করে। এমনকি একটি CW সেটআপেও, রামন লাভ এত বেশি (এমনকি ডেসিবেলেও) যে শক্তির একটি উল্লেখযোগ্য অংশ দীর্ঘতর তরঙ্গদৈর্ঘ্যের স্টোকস তরঙ্গে স্থানান্তরিত হয়, যা প্রশস্ত করা যায় না। একক-ফ্রিকোয়েন্সি অপারেশন উদ্দীপিত Brillouin বিচ্ছুরণ দ্বারা ব্যাপকভাবে সীমিত। অবশ্যই, কিছু পরিমাপ পদ্ধতি রয়েছে যা এই প্রভাবটিকে একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে অফসেট করতে পারে। মোড-লকড লেজারে উত্পন্ন আল্ট্রাশর্ট ডাল, স্ব-ফেজ মড্যুলেশন তাদের উপর একটি শক্তিশালী বর্ণালী বিস্তৃত প্রভাব তৈরি করবে। এছাড়াও, অরৈখিক মেরুকরণ ঘূর্ণন ইনজেকশনের অন্যান্য সমস্যা রয়েছে।
উপরোক্ত সীমাবদ্ধতার কারণে, উচ্চ শক্তির ফাইবার অপটিক ডিভাইসগুলিকে সাধারণত কঠোরভাবে পরিমাপযোগ্য পাওয়ার ডিভাইস হিসাবে বিবেচনা করা হয় না, অন্তত অর্জনযোগ্য পাওয়ার সীমার বাইরে নয়। (পূর্ববর্তী উন্নতিগুলি একক পাওয়ার স্কেলিং দিয়ে অর্জিত হয়নি, তবে উন্নত ফাইবার ডিজাইন এবং পাম্প ডায়োডের মাধ্যমে।) পাতলা ডিস্ক লেজারের সাথে ফাইবার লেজার প্রযুক্তির তুলনা করার সময় এটির গুরুত্বপূর্ণ পরিণতি রয়েছে। এটি লেজার পাওয়ার ক্রমাঙ্কন এন্ট্রিতে আরও বিস্তারিতভাবে বর্ণনা করা হয়েছে।
এমনকি প্রকৃত পাওয়ার স্কেলিং ছাড়াই, উচ্চ-পাওয়ার লেজার সেটআপ উন্নত করতে অনেক কাজ করা যেতে পারে। একদিকে, ফাইবার ডিজাইন উন্নত করা প্রয়োজন, যেমন একটি বড় ফাইবার মোড এলাকা এবং একক-মোড নির্দেশিকা ব্যবহার করা, যা সাধারণত ফোটোনিক ক্রিস্টাল ফাইবার ব্যবহার করে অর্জন করা হয়। অনেক ফাইবার উপাদান খুবই গুরুত্বপূর্ণ, যেমন বিশেষ পাম্প কাপলার, ফাইবার টেপার বিভিন্ন মোড মাপের সঙ্গে ফাইবার সংযোগ করতে এবং বিশেষ ফাইবার কুলিং ডিভাইস। একবার একটি নির্দিষ্ট ফাইবারের শক্তি সীমা পৌঁছে গেলে, যৌগিক বিম হল আরেকটি বিকল্প, এবং এই কৌশলটি বাস্তবায়নের জন্য উপযুক্ত ফাইবার সেটআপ বিদ্যমান। আল্ট্রাশর্ট পালস অ্যামপ্লিফায়ার সিস্টেমগুলির জন্য, অপটিক্যাল ফাইবারের অরৈখিক প্রভাবগুলিকে কমাতে বা এমনকি আংশিকভাবে শোষণ করার অনেক পন্থা রয়েছে, যেমন বর্ণালী প্রসারিতকরণ এবং পরবর্তী পালস সংকোচন।