Միակողմանի մանրաթելային լազերների հիմնական սկզբունքը

Հիմնական սկզբունքըմիակողմանի մանրաթելային լազերներ

Լազերի առաջացման համար անհրաժեշտ է բավարարել երեք հիմնական պայմաններ՝ պոպուլյացիայի ինվերսիա, համապատասխան ռեզոնանսային խոռոչ և հասնելլազերշեմ ​​(ռեզոնանսային խոռոչում լույսի ուժեղացումը պետք է մեծ լինի կորստից): Միառոդ մանրաթելային լազերների աշխատանքային մեխանիզմը ճշգրտորեն հիմնված է այս հիմնարար ֆիզիկական սկզբունքների վրա և հասնում է աշխատանքի օպտիմալացմանը՝ մանրաթելային ալիքատարների հատուկ կառուցվածքի միջոցով:

Լազերների ստեղծման ֆիզիկական հիմքը խթանված ճառագայթումն ու պոպուլյացիայի ինվերսիան են: Երբ պոմպի աղբյուրից (սովորաբար կիսահաղորդչային լազերային դիոդ) արձակված լույսի էներգիան ներարկվում է հազվագյուտ հողային իոններով (օրինակ՝ Իտերբիում Yb³⁺, էրբիում Er³⁺) լեգիրված ուժեղացնող մանրաթելի մեջ, հազվագյուտ հողային իոնները կլանում են էներգիա և անցնում հիմնական վիճակից գրգռված վիճակի: Երբ գրգռված վիճակում գտնվող իոնների քանակը գերազանցում է հիմնական վիճակին, ձևավորվում է պոպուլյացիայի ինվերսիա: Այս պահին միջադեպային ֆոտոնը կակտիվացնի գրգռված վիճակում գտնվող իոնի խթանված ճառագայթումը՝ առաջացնելով միջադեպային ֆոտոնի հետ նույն հաճախականության, փուլի և ուղղության նոր ֆոտոններ, այդպիսով հասնելով օպտիկական ուժեղացման:

Միակ ռեժիմի հիմնական առանձնահատկությունըմանրաթելային լազերներկայանում է նրանց չափազանց նուրբ միջուկի տրամագծի մեջ (սովորաբար 8-14 մկմ): Ալիքային օպտիկայի տեսության համաձայն, նման նուրբ միջուկը կարող է թույլ տալ կայուն փոխանցել միայն մեկ էլեկտրամագնիսական դաշտի ռեժիմ (այսինքն՝ LP₀₁ կամ HE₁₁ ռեժիմ), այսինքն՝ մեկ ռեժիմ: Սա վերացնում է բազմամոդ մանրաթելերում առկա միջմոդալ ցրման խնդիրը, այսինքն՝ տարբեր ռեժիմների տարբեր արագություններով տարածման հետևանքով առաջացած իմպուլսի լայնացման երևույթը: Փոխանցման բնութագրերի տեսանկյունից, միամոդ օպտիկական մանրաթելերում առանցքային ուղղությամբ տարածվող լույսի ուղիների տարբերությունը չափազանց փոքր է, ինչը ելքային ճառագայթին տալիս է կատարյալ տարածական կոհերենտություն և գաուսյան էներգիայի բաշխում, իսկ ճառագայթի որակի գործակիցը՝ M², կարող է մոտենալ 1-ին (M²=1՝ իդեալական գաուսյան ճառագայթի համար):

Օպտիկամանրաթելային լազերները երրորդ սերնդի ակնառու ներկայացուցիչներ ենլազերային տեխնոլոգիա, որոնք որպես ուժեղացման միջավայր օգտագործում են հազվագյուտ հողային տարրերով լեգիրված ապակե մանրաթելեր: Վերջին տասնամյակում միառոդ մանրաթելային լազերները համաշխարհային լազերային շուկայում գրավել են ավելի ու ավելի կարևոր մասնաբաժին՝ շնորհիվ իրենց եզակի կատարողական առավելությունների: Համեմատած բազմամոդ մանրաթելային լազերների կամ ավանդական պինդ վիճակի լազերների հետ, միառոդ մանրաթելային լազերները կարող են ստեղծել իդեալական գաուսյան ճառագայթ՝ մոտ 1-ին ճառագայթի որակով, ինչը նշանակում է, որ ճառագայթը կարող է գրեթե հասնել տեսական նվազագույն դիվերգենցիայի անկյանը և նվազագույն կիզակետային կետին: Այս առանձնահատկությունը այն անփոխարինելի է դարձնում մշակման և չափման ոլորտներում, որոնք պահանջում են բարձր ճշգրտություն և ցածր ջերմային ազդեցություն: