Qu'est-ce que les lasers à fibre? | Applications importantes | 7 avantages

LASERS À FIBRE OPTIQUE

Que sont les lasers à fibre?

Les lasers à fibre ou les lasers à fibre optique utilisent le principe de la réflexion interne totale à l'aide de fibres optiques pour transmettre la lumière. Ces lasers sont utilisés pour transmettre la lumière sur de grandes longueurs et contribuent également à réduire la distorsion thermique du faisceau laser. Les lasers à fibre optique sont généralement dopés avec des terres rares avec comme l'ytterbium, l'erbium, le néodyme, le praséodyme, l'holmium, le dysprosium et le thulium. Ces lasers utilisaient des amplificateurs à fibre dopée n'utilisant pas d'action laser pour fournir une amplification de la lumière. Le gain dans ces lasers est fourni par des non-linéarités de fibre comme le mélange à quatre ondes ou la diffusion Raman stimulée. Dans les lasers à fibre, la cavité laser est générée par la méthode de épissage par fusion avec différentes fibres optiques.

Quels sont les avantages des lasers à fibre optique?

Les lasers à fibre présentent des avantages significatifs par rapport aux autres lasers:

  • Dans les lasers à fibre, la lumière laser est à la fois produite et dirigée par un milieu intégralement flexible permettant un transport meilleur et plus facile de la lumière laser vers l'emplacement ciblé.
  • Les lasers à fibre optique fournissent une puissance de sortie élevée par rapport aux autres types de lasers.
  • Les lasers à fibre optique offrent un gain optique très élevé et ont des régions actives s'étendant sur plusieurs kilomètres.
  • Les fibres optiques ont un rapport surface / volume élevé qui permet une puissance de sortie continue de niveau kilowatt avec un refroidissement efficace.
  • Le guide d'ondes d'une fibre optique réduit la distorsion du chemin optique due à des problèmes thermiques.
  • Les lasers à fibre optique sont comparativement plus compacts que les lasers à semi-conducteurs ou à gaz (de même puissance) et génèrent un faisceau laser de haute qualité à diffraction limitée.
  • Les lasers à fibre optique offrent une stabilité vibratoire, une tolérance aux températures élevées et une durée de vie prolongée à moindre coût.
Démonstration de transmission de la lumière à travers un câble à fibre optique. source de l'image: GringerFibre optique, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Quelles sont les applications des lasers à fibre?

Les lasers à fibre optique fournissent des faisceaux laser continus de haute puissance qui peuvent être efficaces pour plusieurs applications industrielles telles que le soudage et la découpe de matériaux tels que le polymère, le métal ou le verre. Les lasers à fibre optique de moyenne et faible puissance sont utilisés pour la gravure sur les matériaux.

En dehors des applications industrielles, les lasers à fibre optique sont également utilisés en médecine, télécommunications, spectroscopie. les lasers sont bien adaptés dans le domaine médical sur les tissus délicats et mous où l'utilisation d'un scalpel peut être difficile. Les lasers à fibre optique sont souvent utilisés en spectroscopie pour étudier et observer l'interaction entre les rayonnements électromagnétiques et la matière.

Que sont les lasers à disque à fibre optique?

Le laser à disque à fibre est une forme de laser à fibre optique dans laquelle la pompe n'est pas limitée à l'intérieur de la gaine de la fibre optique. La pompe de ces lasers est enroulée afin de diriger la lumière de la pompe plusieurs fois à travers le noyau. Ces types de lasers sont efficaces pour la mise à l'échelle de la puissance qui nécessite plusieurs sources de pompage autour de la périphérie de la bobine.

Laser à fibre optique
lasers à disque à fibre optique.
Source de l'image: Ken-ichi Ueda - de l'auteur
3 lasers à disque à fibre, lasers à fibre avec distribution transversale de la pompe. la fibre optique avec Yb: le coeur dopé est enroulé et entouré du diodes laser. Wikipédia

Comment les lasers à fibre optique sont-ils verrouillés en mode?

Les lasers à fibre optique sont généralement verrouillés en mode à l'aide de la biréfringence de la fibre. En raison de l'effet Kerr optique non linéaire, la quantité de changement de polarisation varie avec l'intensité de la lumière. Par conséquent, le polariseur présent dans la cavité laser absorbe ou bloque la lumière laser de faible intensité et permet à une lumière de haute intensité de passer avec une atténuation négligeable. Cela prend en charge les impulsions en mode verrouillé.

 Parfois, les miroirs à absorbeur saturable à semi-conducteur (SESAM) sont également utilisés pour les lasers à fibre optique à verrouillage de mode. Les miroirs à semi-conducteur absorbant saturable (SESAM) ont des techniques d'absorbeur saturable qui permettent de personnaliser les limites d'absorbeur en fonction du type de laser. Ces derniers temps, des absorbeurs saturables en graphène sont incorporés dans des fibres optiques à base de fibres optiques (en particulier dans les lasers accordables) pour le verrouillage de mode.

Structure du mode laser
Source de l'image: diagramme des modes de cavité, pour le modélisme article. Dessiné par Dr Bob.
CC BY-SA 3.0 wikipedia

Que sont les lasers à fibre à soliton noir?

Les lasers à soliton sombre ont été construits à partir d'un laser à fibre dopée à l'erbium à dispersion normale qui a un polariseur présent dans la cavité laser. Ces lasers appartiennent au régime de verrouillage sans mode. Même si l'émission d'impulsions lumineuses est commune pour ces lasers, dans des conditions appropriées, les lasers à fibre à soliton sombre sont capables d'émettre des impulsions d'obscurité uniques ou multiples. La génération d'impulsions d'obscurité par ces lasers peut être attribuée à la mise en forme du soliton sombre selon des simulations numériques.

Que sont les lasers à fibre optique multi-longueurs d'onde?

Les lasers à fibre multi-longueur d'onde sont des types de lasers à fibre optique qui génèrent simultanément plusieurs longueurs d'onde de lumière laser. Le laser à fibre optique ZBLAN a démontré l'émission simultanée de lumière cohérente bleue et verte. Le laser à pompage d'extrémité ZBLAN était mis à la terre sur un support de gain optique à conversion ascendante qui utilisait des lasers à semi-conducteurs de longueurs d'onde plus longues pour pomper une fibre de fluorure dopée Pr3 + / Yb3 +. Cette fibre de fluorure avait des miroirs diélectriques revêtus présents à chaque extrémité de la fibre optique pour former une cavité.

Pour en savoir plus sur la physique des lasers et les différents types de lasers, visitez https://lambdageeks.com/laser-physics/

À propos de Sanchari Chakraborty

Je suis un apprenant passionné, actuellement investi dans le domaine de l'optique appliquée et de la photonique. Je suis également membre actif de SPIE (Société internationale pour l'optique et la photonique) et OSI (Optical Society of India). Mes articles visent à mettre en lumière des sujets de recherche scientifique de qualité d'une manière simple mais informative. La science évolue depuis des temps immémoriaux. Alors, j'essaie de ma part de puiser dans l'évolution et de la présenter aux lecteurs.

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