Волоконный лазер

Примечания

1. Hayes, 2000, p. 8
2. Charles J. Koester and Elias Snitzer (1964).
   

   «Amplification in a Fiber Laser». Appl. Opt 3 : 1182–1186. DOI:10.1364/AO.3.001182 — dx.doi.org/10.1364/AO.3.001182.

3. Hayes, 2000, pp. 9—10
4. Григорук і ін., 2008, с. 501
5. ↑ 1 2 3 4 Дианов Е. М. Волоконные лазеры — ufn.ru/ufn04/ufn04_10/Russian/r0410k.pdf // Успехи физических наук . — 2004. — В. 10. — Т. 174. — С. 1139—1142.
6. ↑ 1 2 Григорук і ін., 2008, с. 508
7. Michael O’Connor, Bill Shiner Excerpt: High-power fiber lasers for industry and defense—Part IV — www.eetimes.com/design/industrial-control/4215915/Excerpt—High-power-fiber-lasers-for-industry-and-defense-Part-IV (англ.) . EE Times (5/11/2011).
8. Скляров, 2010, с. 187—190
9. K. H. Yla-Jarkko et al. (July 2003).
   

   «Low-noise intelligent cladding-pumped L-band EDFA». Photonics Technology Letters, IEEE 15 (7): 909—911. DOI:10.1109/LPT.2003.813433 — dx.doi.org/10.1109/LPT.2003.813433. ISSN 1041-1135 — worldcat.org/issn/1041-1135.

10. Agrawal, 2001, p. 203
11. Васильев С. А., Медведков О. И., Королёв И. Г., Божков А. С., Курков А. С., Дианов Е. М. Волоконные решётки показателя преломления и их применения — www.quantum-electron.ru/pdfrus/fullt/2005/12/13041.pdf // Квантовая электроника . — 2005. — Т. 35. — № 12. — С. 1085-1103.
12. Григорук і ін., 2008, с. 509
13. ↑ 1 2 Григорук і ін., 2008, с. 16—21
14. ↑ 1 2 Digonnet, 2001, pp. 160—161
15. Upconversion Lasers — www.rp-photonics.com/upconversion_lasers.html (англ.) . Encyclopedia of Laser Physics and Technology . RP Photonics.
16. ↑ 1 2 Григорук і ін, 2008, с. 503
17. Digonnet, 2001, p. 150, 153—154
18. Shalibeik, 2007, pp. 26, 29
19. Jens Limpert, T. Schreiber, S. Nolte, H. Zellmer, T. Tunnermann, R. Iliew, F. Lederer, J. Broeng, G. Vienne, A. Petersson, and C. Jakobsen (2003).
    

    «High-power air-clad large-mode-area photonic crystal fiber laser — www.opticsinfobase.org/abstract.cfm?&id=71871». Optics Express 11 (7): 818–823. DOI:10.1364/OE.11.000818 — dx.doi.org/10.1364/OE.11.000818.

20. W. Wadsworth, R. Percival, G. Bouwmans, J. Knight, and P. Russell (2003).
    3 стр., 1258 слов

    Оптическое волокно

    … Light, The Story of Fiber Optics , Oxford University Press, New York, 1999 (ISBN 0-19-510818-3) Hecht, Jeff, Understanding Fiber Optics , 4th ed., Prentice-Hall, … Созданы системы с гидрофонами, в которых на волоконный кабель приходится более 100 датчиков. Системы с гидрофоновым датчиком … Morgan Kaufmann Publishers, San Francisco, 1998 (ISBN 1-55860-445-6) Данный реферат составлен на основе .

    «High power air-clad photonic crystal fibre laser — www.opticsinfobase.org/abstract.cfm?&id=70989». Optics Express 11 (1): 48–53. DOI:10.1364/OE.11.000048 — dx.doi.org/10.1364/OE.11.000048.

21. J. Limpert, O. Schmidt, J. Rothhardt, F. Röser, T. Schreiber, A. Tünnermann, S. Ermeneux, P. Yvernault, and F. Salin (2006).
    

    «Extended single-mode photonic crystal fiber lasers — www.opticsinfobase.org/abstract.cfm?id=88988». Optics Express 14 (7): 2715–2720. DOI:10.1364/OE.14.002715 — dx.doi.org/10.1364/OE.14.002715.

    

    

    

    

    

    

    

    

    

    

22. How Fibre Lasers Work — www.orc.soton.ac.uk/61.html (англ.) . University of Southampton.
23. David N. Payne Fiber lasers: The next generation — www.cleoconference.org/materials/payne.pdf (англ.) . CLEO 2011. — Материалы конференции.
24. НТО «ИРЭ-Полюс» — expert.ru/expert/2011/10/nto-ire-polyus/ // Эксперт . — 2011. — № 10 (744).
25. (недоступная ссылка с 12-06-11 (30 дней) — история — web.archive.org/web/*/http://www.ntoire-polus.ru/products_telecom_underwater.html )

4. Применение

4.1. Преимущества и недостатки

К преимуществам волоконных лазеров традиционно относят значительное отношение площади резонатора к его объёму, что обеспечивает качественное охлаждение, термостойкость кремния и небольшие размеры приборов в подобных классах требований по мощности и качеству. Лазерный луч, как правило, необходимо завести в оптическое волокно для последующего использования в технике. Для лазеров иной конструкции это требует специальных оптических систем коллимации и делает устройства чувствительными к вибрациям. В волоконных лазерах генерация излучения происходит непосредственно в волокне и оно имеет высокое оптическое качество. Недостатками данного типа лазеров является опасность возникновения нелинейных эффектов из-за высокой плотности излучения в волокне и сравнительно небольшая выходная энергия в импульсе, обусловленная малым объёмом активного вещества.

4.2. Сферы применения

В сравнении с лазерами других конструкций волоконные лазеры обладают такими важными достоинствами для практического применения, как: простое увеличение мощности, эффективное охлаждение, большая надёжность, низкие расходы на обслуживание.

Из минусов можно назвать относительно большие размеры и трудоемкость изготовления.

Основное применение волоконных лазеров — резка «тяжелых» материалов (металлов, пластмасс, дерева).

В течение 1993—1994 годов небольшой коллектив сотрудников российской компании НТО «ИРЭ-Полюс» разработал первые прототипы волоконных усилителей света с диодной накачкой, по мощности превышающие зарубежные аналоги. В 1995 году руководитель этой компании В. Гапонцев переехал на работу в ФРГ и основал фирму IPG Laser GmbH. После вывоза из бывшего СССР в 90-х годах простой технологии суммирования выходной мощности волоконных лазеров этот тип лазеров практически вытеснил дорогие газовые лазеры из станков лазерного раскроя материалов и сделал их массово доступными. Надо заметить что газовые лазеры все ещё сохранили свои доминирующие позиции в станках лазерной гравировки материалов (на мощность до сотен ватт).

Из других применений можно назвать:

1. Резка полупроводниковых пластин на отдельные кристаллы.

2. В медицине, в качестве лазерных скальпелей-коагуляторов (для рассечения и удаления мягких тканей, остановки кровотечений в общей, косметической, гинекологической, ЛОР, эндо-, лапароскопической и других областях хирургии).

3. Для опто-волоконной передачи данных.

Данный способ передачи данных является основным для высокоскоростной передачи данных на большие расстояния. Оптоволоконные кабели используются как для проведения интернета и кабельного телевидения между домов в городах (по воздуху или под землёй), так и для межконтинентального соединения (бронированный кабель для подводной укладки с усилителями) .

15 стр., 7300 слов

Изобретение лазера в физике

… выделить и стабилизировать отдельные линии этой структуры, создав тем самым одночастотный лазер. Мощность лазера. Лазеры являются самыми мощными источниками светового излучения. В узком интервале спектра кратковременно … порога в 1017 Вт/см2, то прибегают к различным методам повышения мощности. 3. Принцип действия лазеров Лазерное излучение — есть свечение объектов при нормальных температурах. …

1. История

Впервые передачу лазерного излучения по оптическому волокну продемонстрировали Элиес Снитцер и Уилл Хикс в 1961 году. Основные проблемы их устройства состояли в высоком затухании излучения при прохождении волокна. Однако через несколько лет Снитцером был создан первый лазер, в качестве рабочей среды которого использовалось оптоволокно, легированное неодимом. В 1966 году Чарльз Као и Джордж Хокхам создали оптическое волокно, затухание в котором составляло около 20 дБ/км, в то время как иные существующие на то время волокна характеризовались затуханием более 1000 дБ/км. Информационная емкость волокна Као соответствовала двумстам телеканалам. Внутренний диаметр составлял около 4 микрон, а диаметр всего волновода около 400 микрон

Прогресс в производстве оптических волокон привлек широкое внимание к ним, как средству передачи сигналов на большие расстояния. Стремительное развитие волоконных лазеров началось с конца 1980-х. Основные направления исследований были связаны с экспериментированием в использовании различных примесей в оптических волокнах для достижения заданных параметров генерируемого излучения

В частности, особый интерес представляла генерация сверхкоротких импульсов в инфракрасной области спектра. Промышленные образцы эрбиевых лазеров стали широко использоваться с 1993 года в сенсорике и сфере связи.

Типы световодов

Существуют разнообразные типы световодов, основные среди них:

• Линзовые (зеркальные) световоды, представляющие собой систему заключённых в светонепроницаемый кожух и расположенных на определённых расстояниях линз (зеркал), полые металлические трубы различных сечений и прочие аналогичные конструкции (находят применение в системах дневного освещения внутренних площадей зданий). Они представляют собой систему заключённых в светонепроницаемый кожух и расположенных на определённых расстояниях линз или зеркал. На внешней стороне таких световодов (расположенной обычно на крыше здания) находится концентратор собирающий попадающий на него солнечный свет и направляющий его в световод. На внутренней стороне такого световода (внутри помещений) находится светорассеиватель равномерно распределяющий свет по всему помещению или концентрирующий его в определённом месте. Такие световоды позволяют заметно сократить расходы уходящие на освещение внутренних помещений.
• Гибкий диэлектрический волоконный световод с низкими оптическими потерями, позволяющий передавать оптическое излучение определённой длины волны на большие расстояния. Такое оптическое волокно применяется в настоящее время в связи, волоконно-оптических лазерах, волоконно-оптических усилителях и волоконно-оптических датчиках. Свет, попадающий на торец такого оптического волокна, может распространяться по нему на большие расстояния за счёт полного внутреннего отражения от боковых поверхностей. Использование световодов позволяет значительно уменьшить потери световой энергии при её передаче на расстояния, а также использовать криволинейные трассы. Используя различные легирующие примеси при изготовлении сердцевины оптического волокна создают активные оптические волокна, которые позволяют создавать оптические усилители излучения и волоконные лазеры Научно-техническое направление, занимающееся разработкой и применением оптических световодов, называется волоконной оптикой.
• Многоволоконные световоды состоящие из большого числа оптических волокон упорядоченно уложенных в пучки и сведённые с обоих сторон к единым торцам. Они позволяют передавать изображение без искажения при их изгибе по любому криволинейному профилю. Такие многоволоконные световоды используют при создании целого класса приборов обычно называемых эндоскопами. Достаточно высокая световая эффективность таких световодов позволяет использовать их и при создании осветительных систем для самих эндоскопов. При этом источник освещения располагается вне прибора, что позволяет исключить чрезмерный нагрев исследуемого объекта. Многоволоконные световоды предназначенные только для передачи световой энергии изготовляют из множества беспорядочно уложенных волокон.