একটি ফাইবার লেজার কি?

সংজ্ঞা: একটি লেজার যা একটি ডোপড ফাইবারকে লাভের মাধ্যম হিসাবে ব্যবহার করে, বা একটি লেজার যার লেজার রেজোনেটর বেশিরভাগ ফাইবার দ্বারা গঠিত।

ফাইবার লেজারগুলি সাধারণত লেজারগুলিকে বোঝায় যেগুলি ফাইবারকে লাভের মাধ্যম হিসাবে ব্যবহার করে, যদিও কিছু লেজার যেগুলি সেমিকন্ডাক্টর গেইন মিডিয়া (সেমিকন্ডাক্টর অপটিক্যাল এমপ্লিফায়ার) এবং ফাইবার রেজোনেটর ব্যবহার করে তাদের ফাইবার লেজার (বা সেমিকন্ডাক্টর অপটিক্যাল লেজার) বলা যেতে পারে। এছাড়াও, অন্যান্য কিছু ধরণের লেজার (উদাহরণস্বরূপ, ফাইবার-কাপল্ড সেমিকন্ডাক্টর ডায়োড) এবং ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ারকে ফাইবার লেজার (বা ফাইবার লেজার সিস্টেম) বলা হয়।

বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, লাভের মাধ্যম হল একটি বিরল আর্থ আয়ন-ডোপড ফাইবার, যেমন erbium (Er3+), ytterbium (Yb3+), থোরিয়াম (Tm3+), বা praseodymium (Pr3+), এবং এক বা একাধিক ফাইবার-কাপল্ড লেজার ডায়োড প্রয়োজন। পাম্প করার জন্য। যদিও ফাইবার লেজারের লাভের মাধ্যমটি সলিড-স্টেট বাল্ক লেজারের মতই, তবে ওয়েভগাইড প্রভাব এবং ছোট কার্যকরী মোড এলাকা বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য সহ লেজারে পরিণত হয়। উদাহরণস্বরূপ, তাদের সাধারণত উচ্চ লেজার লাভ এবং উচ্চ অনুরণনকারী গহ্বরের ক্ষতি হয়। ফাইবার লেজার এবং বাল্ক লেজার এন্ট্রি দেখুন।

চিত্র 1

ফাইবার লেজার রেজোনেটর

একটি অপটিক্যাল ফাইবার ব্যবহার করে একটি লেজার রেজোনেটর পেতে, একটি লিনিয়ার রেজোনেটর তৈরি করতে বা একটি ফাইবার রিং লেজার তৈরি করতে বেশ কয়েকটি প্রতিফলক ব্যবহার করা যেতে পারে। রৈখিক অপটিক্যাল লেজার রেজোনেটরে বিভিন্ন ধরনের প্রতিফলক ব্যবহার করা যেতে পারে:

চিত্র ২

1. ল্যাবরেটরি সেটআপে, সাধারণ ডাইক্রোয়িক আয়নাগুলি লম্বভাবে ক্লিভড ফাইবারগুলির প্রান্তে ব্যবহার করা যেতে পারে, যেমন চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে৷ তবে, এই দ্রবণটি বড় আকারের উত্পাদনে ব্যবহার করা যায় না এবং টেকসই নয়৷

2. একটি খালি ফাইবারের শেষে ফ্রেসনেল প্রতিফলন একটি ফাইবার লেজারের জন্য একটি আউটপুট কাপলার হিসাবে পরিবেশন করার জন্য যথেষ্ট। চিত্র 2 একটি উদাহরণ দেখায়।

3. ডাইইলেক্ট্রিক আবরণগুলিও সরাসরি ফাইবারের প্রান্তে জমা হতে পারে, সাধারণত বাষ্পীভবনের মাধ্যমে। এই ধরনের আবরণ বিস্তৃত পরিসরে উচ্চ প্রতিফলন অর্জন করতে পারে।

4. বাণিজ্যিক পণ্যগুলিতে, ফাইবার ব্র্যাগ গ্রেটিং সাধারণত ব্যবহার করা হয়, যা সরাসরি ডোপড ফাইবার থেকে বা আনডোপড ফাইবারগুলিকে সক্রিয় ফাইবারে বিভক্ত করে তৈরি করা যেতে পারে। চিত্র 3 একটি বিতরণ করা ব্র্যাগ প্রতিফলক লেজার (DBR লেজার) দেখায়, যাতে দুটি ফাইবার গ্রেটিং রয়েছে। ডোপড ফাইবারে একটি গ্রেটিং সহ একটি বিতরণ করা প্রতিক্রিয়া লেজার এবং এর মধ্যে একটি ফেজ শিফট রয়েছে।

5. যদি ফাইবার থেকে নির্গত আলো একটি লেন্স দ্বারা সংমিশ্রিত হয় এবং একটি ডাইক্রোয়িক আয়না দ্বারা প্রতিফলিত হয়, তবে আরও ভাল শক্তি হ্যান্ডলিং অর্জন করা যেতে পারে। বৃহত্তর মরীচি এলাকার কারণে আয়না দ্বারা প্রাপ্ত আলোর তীব্রতা অনেক কমে যাবে। যাইহোক, সামান্য মিসলাইনমেন্ট উল্লেখযোগ্য প্রতিফলন ক্ষতির কারণ হতে পারে এবং ফাইবার প্রান্তের দিকে অতিরিক্ত ফ্রেসনেল প্রতিফলন ফিল্টার প্রভাব তৈরি করতে পারে। কোণীয় ক্লিভড ফাইবার প্রান্ত ব্যবহার করে পরবর্তীটিকে দমন করা যেতে পারে, তবে এটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য-নির্ভর ক্ষতির পরিচয় দেয়।

6. একটি ফাইবার কাপলার এবং প্যাসিভ ফাইবার ব্যবহার করে একটি অপটিক্যাল লুপ প্রতিফলক গঠন করাও সম্ভব।

বেশিরভাগ অপটিক্যাল লেজার এক বা একাধিক ফাইবার-কাপল্ড সেমিকন্ডাক্টর লেজার দ্বারা পাম্প করা হয়। পাম্প আলো সরাসরি ফাইবার কোরে বা উচ্চ শক্তিতে পাম্প ক্ল্যাডিংয়ে সংযুক্ত করা হয় (ডবল-ক্ল্যাড ফাইবারগুলি দেখুন), যা নীচে বিশদভাবে আলোচনা করা হবে।

অনেক ধরনের ফাইবার লেজার রয়েছে, যার মধ্যে কয়েকটি নীচে বর্ণিত হয়েছে।

অনেক ধরনের ফাইবার লেজার রয়েছে, যার মধ্যে কয়েকটি নীচে বর্ণিত হয়েছে।

উচ্চ ক্ষমতার ফাইবার লেজার

প্রাথমিকভাবে, ফাইবার লেজারগুলি শুধুমাত্র কয়েক মিলিওয়াটের আউটপুট শক্তি অর্জন করতে সক্ষম হয়েছিল। আজ, উচ্চ-পাওয়ার ফাইবার লেজারগুলি একক-মোড ফাইবার থেকে কয়েকশ ওয়াটের আউটপুট শক্তি এবং কখনও কখনও এমনকি কয়েক কিলোওয়াটও অর্জন করতে পারে। এটি আকৃতির অনুপাত এবং ওয়েভগাইড প্রভাব বৃদ্ধি করে অর্জন করা হয়, যা থার্মো-অপটিক্যাল প্রভাব এড়ায়।

আরো বিস্তারিত জানার জন্য এন্ট্রি দেখুন হাই-পাওয়ার ফাইবার লেজার এবং এমপ্লিফায়ার।

আপ কনভার্সন ফাইবার লেজার

ফাইবার লেজারগুলি আপ-কনভারশন লেজারগুলি উপলব্ধি করার জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত, যা সাধারণত তুলনামূলকভাবে বিরল লেজার ট্রানজিশনে কাজ করে এবং খুব উচ্চ পাম্পের তীব্রতার প্রয়োজন হয়। ফাইবার লেজারগুলিতে, উচ্চ পাম্পের তীব্রতা দীর্ঘ দূরত্বে বজায় রাখা যেতে পারে, যাতে প্রাপ্ত লাভ দক্ষতা খুব কম লাভের সাথে পরিবর্তনের জন্য সহজেই অর্জন করা যায়।

বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, সিলিকা ফাইবারগুলি আপকনভারশন ফাইবার লেজারের জন্য উপযুক্ত নয়, কারণ আপকনভার্সন মেকানিজমের জন্য ইলেকট্রনিক এনার্জি লেভেলে একটি দীর্ঘ মধ্যবর্তী অবস্থার জীবনকাল প্রয়োজন, যা উচ্চ ফোনন শক্তির কারণে সিলিকা ফাইবারে সাধারণত খুব ছোট হয় (মাল্টিফোটন ট্রানজিশন দেখুন)। তাই, কিছু ভারী ধাতু ফ্লোরাইড ফাইবার সাধারণত ব্যবহার করা হয়, যেমন ZBLAN (একটি ফ্লুরোজিরকোনেট) কম ফোনন শক্তি সহ।

সর্বাধিক ব্যবহৃত আপ কনভার্সন ফাইবার লেজারগুলি হল নীল আলোর জন্য থোরিয়াম-ডোপড ফাইবার, লাল, কমলা, সবুজ বা নীল আলোর জন্য প্রাসিওডিয়ামিয়াম-ডোপড লেজার (কখনও কখনও ইটারবিয়াম সহ), এবং ট্রায়োডের জন্য এর্বিয়াম-ডোপড লেজার।

সংকীর্ণ-লাইন প্রস্থের ফাইবার লেজার

ফাইবার লেজারগুলি শুধুমাত্র একটি একক অনুদৈর্ঘ্য মোডে কাজ করতে পারে (একক-ফ্রিকোয়েন্সি লেজার, একক-মোড অপারেশন দেখুন) কয়েক কিলোহার্টজ বা এমনকি 1 kHz এর চেয়েও কম লাইনউইথের সাথে। দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীল একক-ফ্রিকোয়েন্সি অপারেশনের জন্য, এবং তাপমাত্রার স্থিতিশীলতা বিবেচনা করার পরে অতিরিক্ত প্রয়োজনীয়তা ছাড়াই, লেজারের গহ্বরটি ছোট হওয়া উচিত (যেমন, 5 সেমি), যদিও গহ্বরটি যত দীর্ঘ হবে, নীতিগতভাবে, ফেজের শব্দ তত কম এবং সংকীর্ণ হবে। লাইন প্রস্থ। ফাইবার প্রান্তে একটি ন্যারোব্যান্ড ফাইবার ব্র্যাগ গ্রেটিং রয়েছে (ডিস্ট্রিবিউটেড ব্র্যাগ রিফ্লেক্টর লেজার, ডিবিআর ফাইবার লেজার দেখুন) একটি ক্যাভিটি মোড নির্বাচন করতে। আউটপুট পাওয়ার সাধারণত কয়েক মিলিওয়াট থেকে দশ মিলিওয়াট পর্যন্ত হয়ে থাকে এবং 1 ওয়াট পর্যন্ত আউটপুট পাওয়ার সহ একক-ফ্রিকোয়েন্সি ফাইবার লেজারগুলিও পাওয়া যায়।

একটি চরম রূপ হল ডিস্ট্রিবিউটেড ফিডব্যাক লেজার (DFB লেজার), যেখানে পুরো লেজার গহ্বরটি একটি ফাইবার ব্র্যাগ গ্রেটিং এর মধ্যে থাকে যার মধ্যে একটি ফেজ শিফট থাকে। এখানে গহ্বরটি তুলনামূলকভাবে ছোট, যা আউটপুট পাওয়ার এবং লাইনউইথকে বলিদান করে, তবে একক-ফ্রিকোয়েন্সি অপারেশন খুব স্থিতিশীল।

ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ারগুলিকে আরও উচ্চতর শক্তিতে প্রসারিত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

Q- সুইচড ফাইবার লেজার

ফাইবার লেজারগুলি বিভিন্ন সক্রিয় বা প্যাসিভ Q সুইচ ব্যবহার করে দশ থেকে শত শত ন্যানোসেকেন্ডের দৈর্ঘ্যের সাথে ডাল তৈরি করতে পারে। বৃহৎ মোড এরিয়া ফাইবার দিয়ে কয়েক মিলিজুলের পালস এনার্জি অর্জন করা যায়, এবং চরম ক্ষেত্রে দশ মিলিজুলে পৌঁছাতে পারে, স্যাচুরেশন এনার্জি (এমনকি বড় মোড এরিয়া ফাইবার সহ) এবং ক্ষতির থ্রেশহোল্ড (খাটো ডালের জন্য আরও স্পষ্ট) দ্বারা সীমিত। সমস্ত ফাইবার ডিভাইস (ফ্রি-স্পেস অপটিক্স ব্যতীত) পালস শক্তিতে সীমাবদ্ধ, কারণ তারা সাধারণত বড় মোড এরিয়া ফাইবার এবং কার্যকর Q সুইচিং প্রয়োগ করতে পারে না।

উচ্চ লেজার লাভের কারণে, ফাইবার লেজারে কিউ-স্যুইচিং বাল্ক লেজারের থেকে প্রকৃতিতে খুব আলাদা এবং এটি আরও জটিল। টাইম ডোমেনে সাধারণত একাধিক স্পাইক থাকে এবং রেজোনেটর রাউন্ড-ট্রিপ সময়ের চেয়ে কম দৈর্ঘ্য সহ Q-সুইচড ডাল তৈরি করাও সম্ভব।

মোড-লকড ফাইবার লেজারগুলি পিকোসেকেন্ড বা ফেমটোসেকেন্ড ডাল তৈরি করতে আরও জটিল অনুরণনকারী (আল্ট্রাশর্ট ফাইবার লেজার) ব্যবহার করে। এখানে, লেজার রেজোনেটরে একটি সক্রিয় মডুলেটর বা কিছু স্যাচুরেটেড শোষক রয়েছে। স্যাচুরেটেড শোষক অরৈখিক মেরুকরণ ঘূর্ণন প্রভাব দ্বারা বা একটি অরৈখিক ফাইবার লুপ মিরর ব্যবহার করে উপলব্ধি করা যেতে পারে। অরৈখিক লুপ আয়না ব্যবহার করা যেতে পারে, উদাহরণস্বরূপ, চিত্র 8-এর "আটটি লেজারের চিত্র"-এ, যেখানে বাম পাশে একটি প্রধান অনুরণনকারী এবং একটি অরৈখিক ফাইবার রিং রয়েছে যা রাউন্ড-ট্রিপ আল্ট্রাশর্ট ডালগুলিকে প্রশস্তকরণ, আকার এবং স্থিতিশীল করার জন্য। বিশেষ করে সুরেলা মোড লকিং-এ, অতিরিক্ত ডিভাইসের প্রয়োজন হয়, যেমন অপটিক্যাল ফিল্টার হিসেবে ব্যবহৃত সাবক্যাভিটি।