Định nghĩa: Laser sử dụng sợi quang pha tạp làm môi trường khuếch đại hoặc laser trong đó phần lớn khoang cộng hưởng laser được cấu tạo từ sợi quang.
Laser sợi quang thường dùng để chỉ laser sử dụng sợi quang làm môi trường khuếch đại, mặc dù một số laser sử dụng môi trường khuếch đại bán dẫn (bộ khuếch đại quang bán dẫn) và khoang cộng hưởng sợi quang cũng có thể được gọi là laser sợi quang (hoặc laser quang bán dẫn). Ngoài ra, một số loại laser khác (ví dụ: điốt bán dẫn ghép sợi quang) và bộ khuếch đại sợi quang cũng được gọi là laser sợi quang (hoặc hệ thống laser sợi quang).
Môi trường khuếch đại trong hầu hết các trường hợp là sợi quang pha tạp ion đất hiếm, chẳng hạn như erbi (Er3+), ytterbi (Yb3+), thori (Tm3+) hoặc praseodymi (Pr3+) và cần được bơm bởi một hoặc nhiều điốt laser ghép sợi. Mặc dù môi trường khuếch đại của laser sợi tương tự như laser khối trạng thái rắn, nhưng hiệu ứng ống dẫn sóng và diện tích chế độ hiệu dụng nhỏ tạo ra laser có các tính chất khác nhau. Ví dụ, chúng thường có độ khuếch đại laser cao và tổn thất khoang cộng hưởng. Xem các thuật ngữ laser sợi và laser thân.
Khoang cộng hưởng laser sợi quang
Để có được khoang cộng hưởng laser bằng sợi quang, một số bộ phản xạ có thể được sử dụng để tạo thành khoang cộng hưởng tuyến tính hoặc có thể chế tạo laser vòng sợi. Các loại bộ phản xạ khác nhau có thể được sử dụng trong khoang cộng hưởng laser quang tuyến tính:
1. Trong phòng thí nghiệm, có thể sử dụng bộ phản xạ hai màu thông thường tại cổng sợi quang cắt theo chiều dọc, như thể hiện trong Hình 1. Tuy nhiên, giải pháp này không thể sử dụng để sản xuất hàng loạt và không bền.
2. Phản xạ Fresnel ở mặt cuối của sợi trần đủ để hoạt động như một bộ ghép đầu ra cho laser sợi quang. Một ví dụ được đưa ra trong Hình 2.
3. Cũng có thể phủ lớp phủ điện môi trực tiếp lên cổng sợi, thường là bằng cách bốc hơi. Lớp phủ như vậy tạo ra khả năng phản xạ lớn trên phạm vi rộng.
4. Đối với các sản phẩm thương mại, thường sử dụng lưới Bragg sợi, có thể được chế tạo trực tiếp từ sợi pha tạp hoặc bằng cách nung chảy sợi không pha tạp với sợi hoạt động. Hình 3 cho thấy một laser phản xạ Bragg phân tán (laser DBR) chứa hai lưới sợi và một laser phản hồi phân tán tồn tại khi có một lưới trong sợi pha tạp với sự dịch pha ở giữa.
5. Nếu ánh sáng thoát ra khỏi sợi được hội tụ bằng một thấu kính và phản xạ trở lại qua một bộ phản xạ lưỡng sắc, có thể thu được khả năng xử lý công suất tốt hơn (ví dụ, Hình 4). Ánh sáng thu được từ bộ phản xạ sẽ có cường độ giảm đáng kể do có diện tích chùm tia lớn hơn. Tuy nhiên, một sự sai lệch nhỏ có thể gây ra tổn thất phản xạ đáng kể và các phản xạ Fresnel bổ sung ở mặt đầu sợi có thể tạo ra hiệu ứng lọc. Hiệu ứng sau có thể được ngăn chặn bằng cách sử dụng các cổng sợi cắt nghiêng, nhưng điều này gây ra tổn thất phụ thuộc vào bước sóng.
6. Một bộ phản xạ vòng quang cũng có thể được hình thành (Hình 5), sử dụng bộ ghép sợi quang và sợi quang thụ động.
Hầu hết các laser quang học được bơm bằng một hoặc nhiều laser bán dẫn ghép sợi. Ánh sáng bơm được ghép trực tiếp vào lõi hoặc ở công suất cao vào lớp vỏ bơm (xem Sợi bọc kép), như được thảo luận chi tiết hơn bên dưới.
Có nhiều loại laser sợi quang, một số loại được mô tả dưới đây.
