Fasergekoppelte Diodenlaser verwenden mit Seltenen Erden dotierte Fasern als aktives Medium, wobei Laserdioden als Pumpquelle dienen, was von Natur aus einige entscheidende Vorteile aufweist. Sie sind durch die Erzeugung ultrakurzer Impulse sehr attraktiv. Die hohe Verstärkungsbandbreite und Effizienz von dotierten Fasern ermöglicht die Herstellung relativ kostengünstiger, kompakter, robuster Faserlasersysteme, die eine breite Palette von fasergekoppelten Ausgangsstrahlen für eine breite Palette von Anwendungen bereitstellen.
Die Faser bietet ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, das eine effiziente Kühlung ermöglicht und an bestimmte Leistungsparameter angepasst werden kann. Fasergekoppelte Diodenlaser sind anfänglich auf einen kontinuierlichen (CW) Single-Mode-Betrieb mit geringer Leistung beschränkt. Nach mehr als 30 Jahren Entwicklungszeit konnte der fasergekoppelte Diodenlaser einen Einzel- und Multimode-Betrieb mit einem Wellenlängenbereich von UV (UV) bis Ferninfrarot (Fern-IR) erreichen und eine variable Wiederholung mit sehr hohem Leistungspegel liefern Frequenz und (vielleicht die bedeutendste) Millisekunden bis Femtosekunden-Pulsbreite.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Freiraumlasern verwenden fasergekoppelte Diodenlaser Faser- und Faser-Bragg-Gitter (FBG), die herkömmliche dielektrische Spiegel für die optische Rückkopplung ersetzen. Die meisten fasergekoppelten Hochleistungsdiodenlaser verwenden eine doppelt ummantelte Faserarchitektur, bei der sich das Verstärkungsmedium im Faserkern befindet, der von zwei Mantelschichten umgeben ist. Ein Multimode-Pumpstrahl von einer Laserdiode oder einem anderen Faserlaser breitet sich in der inneren Ummantelung aus und wird durch die äußere Ummantelung gezwungen, das aktive Medium anzuregen und einen Lasermodus zu erzeugen, der sich im Faserkern ausbreitet.
Um ultraschnelle Laserpulse zu erzeugen, sind aktive oder passive Modenkopplungstechniken erforderlich. Einige der heute für die passive Modenkopplung verwendeten Techniken umfassen nichtlineare Polarisationsrotations- und Sättigungsabsorptionstechniken, während elektrooptische oder akustooptische Modulatoren für die aktive Modenkopplung verwendet werden.
In einem sättigbaren Halbleiterabsorber (SESAM) werden Halbleiterquantentöpfe auf Halbleiter-verteilten Bragg-Reflektoren gezüchtet, und SESAM wurde erfolgreich zur Herstellung eines fasergekoppelten Femtosekunden-Diodenlasers verwendet, der bei Wellenlängen von 1,0 & mgr; m und 1,5 & mgr; m arbeitet. Die Verwendung eines mit Erbium dotierten (Er) fasergekoppelten Diodenlasers unter Verwendung von mit Graphen gesättigten Absorbern hat selbststartende modengekoppelte und stabile Solitonenimpulse gezeigt. Dies sind nur einige wenige Femtosekunden-Faserlaserarchitekturen, mit denen kommerzielle Laser eine Vielzahl wissenschaftlicher und industrieller Anwendungen erfüllen.
Fasergekoppelte Diodenlaser sind eine ideale Wahl für die Implementierung des R / LM2-Prozesses, da sie die erforderliche hohe Ausgangsleistung (ca. 800 W) und Wellenlängen im nahen Infrarot (NIR) bieten und mit anderen Lasertypen wie blitzgepumptem gepulstem Nd: YAG verglichen werden Laser, fasergekoppelte Diodenlaser haben niedrigere Betriebskosten und längere Wartungsintervalle.
Bei einem Faserlaser der ersten Generation auf Basis einer Einzelfaserlaserdiode wird normalerweise eine große Anzahl aller Pumpenkomponenten miteinander verschmolzen, um maximale Stabilität zu erreichen. Obwohl dieses Verfahren im Allgemeinen sehr robust ist, ist es besonders anfällig für die Rückreflexion vom Zielmaterial. Daher müssen Sie bei der Behandlung von reflektierendem Metall wie Kupfer und Messing einen optischen Isolator verwenden. Darüber hinaus bedeutet die Verwendung von verschmolzenen Komponenten (manchmal einschließlich der endgültigen Übertragungsfaser), dass diese Laser nicht vor Ort repariert werden können. Wenn eine Komponente leicht beschädigt ist, muss der gesamte Laser zum Austausch an das Werk zurückgesandt werden.
Kohärent Die Verwendung eines innovativen modularen Ansatzes für fasergekoppelte Diodenlaser basiert hauptsächlich auf Halbleiterlasern und nicht auf einzelnen Emittern als Pumpquelle. Das von der linearen Pumpanordnung emittierte Licht wird unter Verwendung eines Strahlkombinators, der aus diskreten optischen Elementen besteht, in die Verstärkungsfaser eingeführt. Der Strahlkombinierer kalibriert auch den Strahl der Verstärkungsfaserausgabe, und dann werden die anderen optischen Elemente effektiv mit der endgültigen Transportfaser gekoppelt.