El principio básico deláseres de fibra monomodo
La generación de láser requiere cumplir tres condiciones básicas: inversión de población, una cavidad resonante apropiada y alcanzar laláserumbral (la ganancia de luz en la cavidad resonante debe ser mayor que la pérdida). El mecanismo de funcionamiento de los láseres de fibra monomodo se basa precisamente en estos principios físicos fundamentales y logra la optimización del rendimiento mediante la estructura especial de las guías de onda de fibra.
La radiación estimulada y la inversión de población constituyen la base física de la generación de láseres. Cuando la energía luminosa emitida por la fuente de bombeo (generalmente un diodo láser semiconductor) se inyecta en la fibra de ganancia dopada con iones de tierras raras (como iterbio Yb³⁺ y erbio Er³⁺), estos iones absorben energía y transitan del estado fundamental al estado excitado. Cuando el número de iones en el estado excitado supera al del estado fundamental, se forma un estado de inversión de población. En este punto, el fotón incidente desencadena la radiación estimulada del ion en estado excitado, generando nuevos fotones con la misma frecuencia, fase y dirección que el fotón incidente, logrando así la amplificación óptica.
La característica principal del modo únicoláseres de fibraSu principal ventaja radica en el diámetro extremadamente fino de su núcleo (típicamente de 8 a 14 μm). Según la teoría de la óptica ondulatoria, un núcleo tan fino solo permite la transmisión estable de un modo de campo electromagnético (es decir, el modo fundamental LP₀₁ o HE₁₁), lo que se traduce en un modo único. Esto elimina el problema de la dispersión intermodal presente en las fibras multimodo, es decir, el ensanchamiento del pulso causado por la propagación de diferentes modos a distintas velocidades. Desde la perspectiva de las características de transmisión, la diferencia de trayectoria de la luz que se propaga a lo largo del eje en las fibras ópticas monomodo es extremadamente pequeña, lo que confiere al haz de salida una coherencia espacial perfecta y una distribución de energía gaussiana, y el factor de calidad del haz M² puede aproximarse a 1 (M²=1 para un haz gaussiano ideal).
Los láseres de fibra son representantes destacados de la tercera generación.tecnología láserque utilizan fibras de vidrio dopadas con elementos de tierras raras como medio de ganancia. Durante la última década, los láseres de fibra monomodo han ocupado una cuota cada vez mayor en el mercado global de láseres, gracias a sus ventajas de rendimiento únicas. En comparación con los láseres de fibra multimodo o los láseres de estado sólido tradicionales, los láseres de fibra monomodo pueden generar un haz gaussiano ideal con una calidad de haz cercana a 1, lo que significa que el haz puede alcanzar casi el ángulo de divergencia mínimo teórico y el punto focal mínimo. Esta característica lo hace insustituible en los campos de procesamiento y medición que requieren alta precisión y bajo impacto térmico.
Fecha de publicación: 19 de noviembre de 2025