Abstrait

Cet article explore les principes de fonctionnement et les composants essentiels delasers à fibre, en mettant l'accent sur leur importance croissante dans la fabrication laser, la communication et les domaines médicaux. Il met en évidence leurs avantages techniques et leur large applicabilité comme fondement de la photonique moderne et de la technologie de précision.

1. Introduction

Comme technologie lasercontinue d'évoluer, les lasers à fibre ont émergé comme une solution transformative dans divers secteurs—defabrication de précision et chirurgie médicale à communications optiques et systèmes de défense. Leurs réalisations exceptionnellesefficacité,qualité du faisceau, et flexibilité d'intégrationles rendre un acteur clé dans les applications laser de nouvelle génération.

2. Principe de fonctionnement des lasers à fibre

UN laser à fibregénère de la lumière laser en amplifiant un faisceau de pompe à l'intérieur d'une fibre optique dopée aux terres rares. Ces fibres sont dopées avec des ions tels queytterbium (Yb³⁺),erbium (Er³⁺), ou thulium (Tm³⁺), et sont alimentés en énergie à l'aide d'undiode laser à semi-conducteur. À travers émission stimulée et rétroaction optique, le faisceau laser s'accumule et sort de la fibre à haute intensité.

Exemple : ERDI TECHLasers à fibre co-dopée Er/Ybaméliorer les performances en améliorantefficacité d'absorption de la pompe, permettant une puissance de sortie plus élevée et une conversion d'énergie améliorée.

3. Composants principaux des lasers à fibre

3.1 Gain moyen

• Fibres dopées Yb³⁺ (1030–1080 nm): Connu pour sa haute puissance de sortie et son efficacité ; idéal pour la découpe, le soudage et le marquage.

• Fibres dopées Er³⁺ (1530–1565 nm): Sans danger pour les yeux et optimisé pourcommunication optique et LIDAR. Le co-dopage avec Yb³⁺ prévient le regroupement des ions et améliore les performances.

• Fibres dopées au Tm³⁺ (1900–2000 nm): Absorbés fortement par l'eau, les rendant idéaux pourmédical,détection, et applications biologiques.

3.2 Source de la pompe

Compact, efficacediodes laser à semi-conducteurssont utilisés pour exciter les ions dopés et provoquer une inversion de population, rendant les lasers à fibrecompact et économe en énergie.

3.3 Résonateur

• Réseaux de Bragg sur fibre (FBG):Refléter les longueurs d'onde sélectionnées poursortie stable à longueur d'onde unique.

• Miroirs annulaires en fibre: Activer un design système simple et améliorer la stabilité du faisceau grâce à une réflexion circulaire interne.

4. Principaux avantages des lasers à fibre

4.1 Qualité de faisceau supérieure

Merci àconfinement du guide d'ondeset unarchitecture tout-fibre, les lasers à fibre permettent :

• Qualité du faisceau monomode (M² × 1,0)

• Haute cohérence spatiale

• Précision dans des tâches telles quemicro-usinage,numérisation 3D, et détection optique

4.2 Haute efficacité et faible consommation d'énergie

Les lasers à fibre offrentrendement de conversion énergétique supérieur à 30 %, surpassant significativement les lasers à CO₂ et à état solide. Des besoins de refroidissement réduits et une haute sortie les rendent idéaux pourfabrication verte.

4.3 Conception compacte et flexible

La flexibilité naturelle de la fibre permet :

• Systèmes compacts et légers

• Intégration facile dansbras robotisés,appareils portables, et Plateformes de drones

5. Conclusion

Lasers à fibrereprésentent un bond en avant dans la technologie laser, alliant puissance, précision et efficacité dans un format compact et évolutif. Alors que l'innovation laser se poursuit,les lasers à fibre permettront des avancées majeuresdans la fabrication intelligente, la communication, l'aérospatiale, la défense et la médecine.

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