파이버 레이저의 원리와 특성

파이버 레이저에 사용되는 작동 매체는 광섬유 형태이기 때문에 그 특성은 광섬유의 전도성 특성에 영향을 받습니다. 광섬유에 들어가는 펌프 광은 일반적으로 여러 모드를 가지며 신호 광전자는 여러 모드를 가질 수 있습니다. 다양한 펌프 모드는 다양한 신호 모드에 서로 다른 영향을 미치므로 많은 경우 광섬유 레이저 및 증폭기 분석이 더 복잡해집니다. 분석적인 해를 얻기가 어렵기 때문에 수치계산에 의존해야 한다. 광섬유의 도핑 분포는 광섬유 레이저에 큰 영향을 미칩니다. 매질이 이득 특성을 갖도록 하기 위해 작동 이온(즉, 불순물)이 광섬유에 도핑됩니다. 정상적인 상황에서 작동 이온은 섬유 코어에 고르게 분포됩니다. 그러나 광섬유의 다양한 모드에서 펌프 광의 분포는 불균일합니다. 따라서 펌핑 효율을 높이기 위해서는 이온 분포와 펌프 에너지 분포가 최대한 일치하도록 해야 한다. 파이버 레이저를 분석할 때는 앞서 설명한 레이저의 일반적인 원리 외에도 레이저 자체의 특성을 고려하고 다양한 모델을 도입하며 특수한 분석 방법을 채택하여 최상의 분석 결과를 얻을 필요가 있습니다. 전통적인 고체 레이저 및 가스 레이저와 마찬가지로 파이버 레이저도 세 가지 기본 요소, 즉 펌프 소스, 이득 매체 및 공진 공동으로 구성됩니다. 펌프 소스는 일반적으로 고출력 반도체 레이저를 사용하고 이득 매체는 희토류 도핑 광섬유 또는 일반 비선형 광섬유입니다. 공진 공동은 다양한 선형 공진 공동을 형성하기 위해 섬유 격자와 같은 광 피드백 구성 요소로 구성될 수 있습니다. 또는 커플러를 사용하여 다양한 링 모양의 공진 공동을 형성할 수 있습니다. 펌프 광은 적절한 광학 시스템을 통해 이득 섬유에 결합되며, 이득 섬유는 입자 수 반전 또는 비선형 이득을 형성하여 자연 방출을 생성합니다. 생성된 자연 방출광은 공진 공동의 여기 증폭 및 모드 선택을 거쳐 최종적으로 안정적인 레이저 출력을 형성합니다.