シングルモードファイバーレーザーのコア構造

コア構造シングルモードファイバーレーザー

シングルモードの優れたパフォーマンスファイバーレーザー精密な内部構造設計から生まれます。すべてのコンポーネント間の効率的な連携動作が、安定した高品質のレーザー出力を実現するための基盤となっています。

例えば、比較的高い電気光変換効率を持つ976nmレーザーを用いてドープファイバーを充電し、次にビーム品質の良い1064nmシード光を用いて充電されたドープファイバーを誘導することで、より高エネルギーの1064nmレーザーを放出します。必要な1064nmレーザーエネルギーが高いほど、励起光源の電力と量が増加します。

主要コンポーネントの詳細な説明

ポンプ源は、レーザ、通常は半導体レーザーシングルモードレーザーは、その発光波長が利得媒体の吸収ピークと一致するダイオードです（例えば、イッテルビウムドープ光ファイバーは915nmまたは976nmの波長に対応します）。シングルモードレーザーでは、励起光源も高い空間コヒーレンス性を有する必要があります。そのため、励起光を細いシングルモード光ファイバーコアに効率的に注入するために、シングルモード光ファイバー結合型レーザーダイオードがよく使用されます。

2. ゲインファイバーはレーザー生成の核となる媒体であり、通常は希土類元素をドープした石英ガラスファイバーです。一般的なドープイオンには、イッテルビウム（Yb³⁺）、エルビウム（Er³⁺）、ツリウム（Tm³⁺）などが含まれ、それぞれ異なる出力波長帯域（1064nm、1550nm、2μmなど）に対応しています。ゲインファイバーの長さは、ポンプ光を完全に吸収しながら高効率の光光変換を維持するために、精密に設計する必要があります。

3. 共振空洞の最も一般的な実装形態は、ファイバブラッググレーティングペアです。光ファイバを紫外線レーザー干渉縞にさらすことでグレーティングが形成され、コア領域の屈折率に周期的な恒久的な変化が生じます。グレーティングの周期と長さを制御することで、反射の中心波長と帯域幅を精密に制御できます。この完全にファイバ化された共振空洞構造は、光学レンズなどの個別部品を必要とせず、システムの安定性と耐干渉性を大幅に向上させます。

4. ビームコリメーション出力システムは、通常、出力端のグレーティングの後ろに配置されます。その機能は、光ファイバーから出射された発散レーザーをコリメートされた平行光に変換するか、さらに作業面上に集光することです。このシステムは通常、自己集束レンズまたは超小型レンズ群で構成され、精密な機械構造を採用することでアライメント精度を確保しています。高品質の光学設計により、収差を効果的に低減し、出力ビームが優れたガウス分布を維持することを保証します。