O princípio básico delasers de fibra monomodo
A geração de laser requer o atendimento de três condições básicas: inversão de população, uma cavidade ressonante apropriada e o alcance dalaserlimiar (o ganho de luz na cavidade ressonante deve ser maior que a perda). O mecanismo de funcionamento dos lasers de fibra monomodo baseia-se precisamente nesses princípios físicos fundamentais e alcança a otimização de desempenho por meio da estrutura especial dos guias de onda de fibra.
A radiação estimulada e a inversão de população são os princípios físicos da geração de lasers. Quando a energia luminosa emitida pela fonte de bombeamento (geralmente um diodo laser semicondutor) é injetada na fibra de ganho dopada com íons de terras raras (como o ítérbio Yb³⁺ e o érbio Er³⁺), esses íons absorvem energia e transitam do estado fundamental para o estado excitado. Quando o número de íons no estado excitado excede o número de íons no estado fundamental, forma-se um estado de inversão de população. Nesse ponto, o fóton incidente desencadeia a radiação estimulada do íon no estado excitado, gerando novos fótons com a mesma frequência, fase e direção do fóton incidente, resultando em amplificação óptica.
A principal característica do modo únicolasers de fibraA principal vantagem das fibras ópticas monomodo reside no seu diâmetro extremamente fino (tipicamente entre 8 e 14 μm). De acordo com a teoria da óptica ondulatória, um núcleo tão fino permite a transmissão estável de apenas um modo de campo eletromagnético (isto é, o modo fundamental LP₀₁ ou HE₁₁), ou seja, o modo único. Isso elimina o problema de dispersão intermodal existente em fibras multimodo, ou seja, o fenômeno de alargamento do pulso causado pela propagação de diferentes modos em velocidades diferentes. Do ponto de vista das características de transmissão, a diferença de percurso da luz que se propaga ao longo da direção axial em fibras ópticas monomodo é extremamente pequena, o que faz com que o feixe de saída tenha perfeita coerência espacial e distribuição de energia gaussiana, e o fator de qualidade do feixe M² pode se aproximar de 1 (M² = 1 para um feixe gaussiano ideal).
Os lasers de fibra são representantes notáveis da terceira geração.tecnologia laserque utilizam fibras de vidro dopadas com elementos de terras raras como meio de ganho. Na última década, os lasers de fibra monomodo conquistaram uma parcela cada vez mais importante do mercado global de lasers, graças às suas vantagens de desempenho exclusivas. Comparados aos lasers de fibra multimodo ou aos lasers de estado sólido tradicionais, os lasers de fibra monomodo podem gerar um feixe gaussiano ideal com uma qualidade de feixe próxima de 1, o que significa que o feixe pode atingir quase o ângulo de divergência mínimo teórico e o ponto focal mínimo. Essa característica os torna insubstituíveis em áreas de processamento e medição que exigem alta precisão e baixo impacto térmico.
Data da publicação: 19/11/2025