기본 원리단일 모드 파이버 레이저
레이저 생성에는 인구 반전, 적절한 공진 공동 및 도달이라는 세 가지 기본 조건을 충족해야 합니다.원자 램프임계값(공진 공동 내 광 이득은 손실보다 커야 함). 단일 모드 파이버 레이저의 작동 메커니즘은 바로 이러한 기본적인 물리 원리에 기반하며, 파이버 도파관의 특수 구조를 통해 성능 최적화를 달성합니다.
유도 복사와 밀도 반전은 레이저 생성의 물리적 기반입니다. 펌프 소스(일반적으로 반도체 레이저 다이오드)에서 방출되는 광 에너지가 희토류 이온(예: 이터븀 Yb³⁺, 에르븀 Er³⁺)으로 도핑된 이득 광섬유에 주입되면, 희토류 이온은 에너지를 흡수하여 기저 상태에서 여기 상태로 전이합니다. 여기 상태의 이온 수가 기저 상태의 이온 수를 초과하면 밀도 반전 상태가 형성됩니다. 이 시점에서 입사 광자는 여기 상태 이온의 유도 복사를 트리거하여 입사 광자와 동일한 주파수, 위상 및 방향을 갖는 새로운 광자를 생성하여 광 증폭을 달성합니다.
싱글모드의 핵심 특징파이버 레이저이러한 특징은 매우 미세한 코어 직경(일반적으로 8~14μm)에 있습니다. 파동 광학 이론에 따르면, 이러한 미세 코어는 하나의 전자기장 모드(즉, 기본 모드 LP₀₁ 또는 HE₁₁ 모드)만 안정적으로 전송될 수 있도록 합니다. 즉, 단일 모드 광섬유에서 발생하는 모드 간 분산 문제, 즉 서로 다른 속도로 서로 다른 모드가 전파될 때 발생하는 펄스 폭이 넓어지는 현상을 제거합니다. 전송 특성 측면에서 볼 때, 단일 모드 광섬유에서 축 방향으로 전파되는 빛의 경로차는 매우 작아 출력 빔이 완벽한 공간적 간섭성과 가우시안 에너지 분포를 가지게 되며, 빔 품질 계수 M²는 1에 가까워질 수 있습니다(이상적인 가우시안 빔의 경우 M²=1).
파이버 레이저는 3세대의 뛰어난 대표자입니다.레이저 기술희토류 원소가 도핑된 유리 섬유를 이득 매질로 사용하는 단일 모드 파이버 레이저는 지난 10년 동안 독보적인 성능 우위 덕분에 세계 레이저 시장에서 점점 더 중요한 점유율을 차지해 왔습니다. 멀티모드 파이버 레이저나 기존의 고체 레이저와 비교할 때, 단일 모드 파이버 레이저는 빔 품질이 1에 가까운 이상적인 가우시안 빔을 생성할 수 있습니다. 즉, 빔이 이론상 최소 발산각과 최소 초점에 거의 도달할 수 있음을 의미합니다. 이러한 특징은 높은 정밀도와 낮은 열 영향을 요구하는 가공 및 측정 분야에서 단일 모드 파이버 레이저를 대체할 수 없게 만듭니다.
게시 시간: 2025년 11월 19일