একটি ফাইবার লেজার কি?

অপটিক্যাল ফাইবার অপটিক্যাল ফাইবারের জন্য সংক্ষিপ্ত এবং সাধারণত হালকা তরঙ্গের জন্য একটি নলাকার ওয়েভগাইড। এটি আলোর তরঙ্গগুলিকে কেন্দ্রে সীমাবদ্ধ করতে এবং ফাইবার অক্ষের দিকে পরিচালিত করতে মোট প্রতিফলনের নীতি ব্যবহার করে। কোয়ার্টজ গ্লাস দিয়ে তামার তারের বদলে পৃথিবী বদলে গেল।

আলোক তরঙ্গ সঞ্চালনের মাধ্যম হিসেবে, 1966 সাল থেকে অপটিক্যাল ফাইবার ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে, যখন এটি চার্লস কাও প্রবর্তন করেছিলেন, এর উচ্চ যোগাযোগ ক্ষমতা, উচ্চ হস্তক্ষেপ প্রতিরোধ ক্ষমতা, কম ট্রান্সমিশন লস, দীর্ঘ রিলে দূরত্ব, ভাল গোপনীয়তা, অভিযোজনযোগ্যতা, ছোট আকার, হালকা ওজন এবং কাঁচামালের প্রচুর উৎসের জন্য ধন্যবাদ। "ফাইবার অপটিক্সের জনক" হিসাবে পরিচিত, কাও তার কাজের জন্য 2009 সালে পদার্থবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার লাভ করেন। ফাইবার অপটিক্সের ক্রমবর্ধমান নিখুঁততা এবং ব্যবহারিকতার সাথে, এটি টেলিযোগাযোগ শিল্পে বিপ্লব ঘটিয়েছে এবং আধুনিক যোগাযোগের মূল উপাদান হিসাবে তামার তারকে মূলত প্রতিস্থাপিত করেছে।

অপটিক্যাল ফাইবার কমিউনিকেশন সিস্টেম হল একটি যোগাযোগ ব্যবস্থা যা আলোকে তথ্য বাহক হিসেবে এবং অপটিক্যাল ফাইবারকে তরঙ্গ নির্দেশিকা মাধ্যম হিসেবে ব্যবহার করে। যখন অপটিক্যাল ফাইবার তথ্য প্রেরণ করে, তখন বৈদ্যুতিক সংকেত একটি অপটিক্যাল সিগন্যালে রূপান্তরিত হয়, যা পরে ফাইবারের ভিতরে প্রেরণ করা হয়। একটি উদীয়মান যোগাযোগ প্রযুক্তি হিসাবে, ফাইবার অপটিক যোগাযোগ প্রথম থেকেই অতুলনীয় শ্রেষ্ঠত্ব দেখিয়েছে এবং ব্যাপক আগ্রহ এবং ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। যোগাযোগে অপটিক্যাল ফাইবারের ব্যাপক ব্যবহার একই সময়ে ফাইবার-অপটিক অ্যামপ্লিফায়ার এবং ফাইবার লেজারগুলির দ্রুত বিকাশে অবদান রেখেছে। যোগাযোগের পাশাপাশি, ফাইবার অপটিক সিস্টেমগুলি ওষুধ, সেন্সিং এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনগুলিতেও ব্যবহৃত হয়।

অপটিক্যাল ফাইবার

একটি ফাইবার লেজারের লাভের মাধ্যম হল সক্রিয় ফাইবার। এর গঠন অনুযায়ী একক-মোড ফাইবার, ডাবল-ক্ল্যাড ফাইবার এবং ফোটোনিক ক্রিস্টাল ফাইবার তিন ভাগে ভাগ করা যায়।

একক-মোড অপটিকাল ফাইবার সিঙ্গল-মোড ফাইবার একটি কোর, ক্ল্যাডিং এবং লেপ স্তর নিয়ে গঠিত, যেখানে কোর উপাদান এন 1 এর রিফেক্টিভ সূচকটি ক্ল্যাডিং ম্যাটেরিয়াল রিফেক্টিভ ইনডেক্স এন 2 এর চেয়ে বেশি, যখন ঘটনার আলোর ঘটনা কোণটি সমালোচনামূলক কোণ চিত্রের চেয়ে বেশি হয়, সম্পূর্ণ নির্গমনের মূল অংশে হালকা মরীচি রয়েছে, তাই ফাইবারের মূল অংশে আবদ্ধ হতে পারে। একক-মোড ফাইবারের অভ্যন্তরীণ ক্ল্যাডিং মাল্টিমোড পাম্প আলোর জন্য একটি নিরোধক ভূমিকা পালন করতে পারে না এবং কোরের সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার কম, তাই লেজার আউটপুট পাওয়ার জন্য শুধুমাত্র একক-মোড পাম্প লাইট কাপলিং কোরে ব্যবহার করা যেতে পারে। প্রারম্ভিক ফাইবার লেজারগুলি এই একক-মোড ফাইবার ব্যবহার করত, যার ফলে কম কাপলিং দক্ষতা এবং মিলিওয়াট পরিসরে আউটপুট পাওয়ার সহ লেজারগুলি।

ডাবল-ক্ল্যাড ফাইবার

রূপান্তর দক্ষতা এবং আউটপুট শক্তির উপর প্রচলিত একক-মোড, একক-ক্ল্যাড ইটারবিয়াম-ডোপড (Yb3 প্লাস) ফাইবারগুলির সীমাবদ্ধতাগুলি অতিক্রম করার জন্য, Maurer (R. Maurer) 1974 সালে প্রথম ডাবল-ক্ল্যাড ফাইবারগুলির ধারণাটি প্রস্তাব করেছিলেন। তারপর থেকে, এটি 1988 সাল পর্যন্ত নয়, যখন ই. স্নিৎজার এবং অন্যান্যরা ক্ল্যাডিং পাম্পিং প্রযুক্তি [৩] প্রস্তাব করেছিলেন, যে উচ্চ ক্ষমতাসম্পন্ন Yb-ডোপড ফাইবার লেজার/এম্প্লিফায়ারগুলি দ্রুত বিকশিত হয়েছিল।

একটি ডবল-ক্ল্যাড ফাইবার হল একটি বিশেষ কাঠামো সহ একটি অপটিক্যাল ফাইবার যা প্রচলিত ফাইবারে একটি অভ্যন্তরীণ ক্ল্যাডিং স্তর যুক্ত করে, যার মধ্যে একটি আবরণ স্তর, একটি অভ্যন্তরীণ ক্ল্যাডিং স্তর, একটি বাইরের ক্ল্যাডিং স্তর এবং একটি ডোপড ফাইবার কোর থাকে। ক্ল্যাডিং পাম্পিং টেকনোলজিটি একটি ডাবল-ক্ল্যাড ফাইবারের উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছে, যার মূলটি হল মাল্টিমোড পাম্পের আলোকে ভিতরের ক্ল্যাডিংয়ে এবং লেজারের আলোকে কোরে প্রেরণ করার অনুমতি দেওয়া, পাম্পিং রূপান্তর দক্ষতা এবং ফাইবার লেজারের আউটপুট শক্তিকে ব্যাপকভাবে উন্নত করার অনুমতি দেয়। ডাবল-ক্ল্যাড ফাইবারের গঠন, ভিতরের ক্ল্যাডিংয়ের আকৃতি এবং পাম্প লাইট কাপলিং পদ্ধতি এই প্রযুক্তির চাবিকাঠি।

ডাবল-ক্ল্যাড ফাইবারের মূল অংশটি বিরল-আর্থ উপাদান সহ সিলিকন ডাই অক্সাইড (SiO2) দ্বারা গঠিত, যা ফাইবার লেজারে লেজারের মাধ্যম এবং লেজার সংকেতের ট্রান্সমিশন চ্যানেল উভয়ই, কার্যকারী তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। ট্রান্সভার্স সাইজ (একটি প্রচলিত কোরের ব্যাসের দশগুণ) এবং অভ্যন্তরীণ ক্ল্যাডিংয়ের সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার কোরের তুলনায় অনেক বড়, এবং প্রতিসরণ সূচক কোরের তুলনায় ছোট, যা লেজারের আলোর বিস্তারকে সম্পূর্ণভাবে কোরের মধ্যে সীমিত করে। এটি কোর এবং বাইরের ক্ল্যাডিংয়ের মধ্যে একটি বড় ক্রস-বিভাগীয়, বৃহৎ সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার অপটিক্যাল ওয়েভগাইড তৈরি করে, যা বৃহৎ সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার, বৃহৎ ক্রস-বিভাগীয় এবং মাল্টি-মোড হাই পাওয়ার পাম্প করা আলোকে ফাইবারে সংযুক্ত করতে দেয় এবং প্রসারণ ছাড়াই অভ্যন্তরীণ ক্ল্যাডিং-এর মধ্যে ট্রান্সমিশনের জন্য সীমাবদ্ধ করে, পাম্পের উচ্চ ক্ষমতা বজায় রাখার সুবিধা প্রদান করে। বাইরের ক্ল্যাডিং ভিতরের ক্ল্যাডিংয়ের চেয়ে ছোট প্রতিসরণ সূচক সহ একটি পলিমার উপাদান দিয়ে গঠিত; বাইরের স্তরটি জৈব উপাদানের সমন্বয়ে গঠিত একটি প্রতিরক্ষামূলক স্তর। পাম্প করা আলোর সাথে ডাবল-ক্ল্যাড ফাইবারের কাপলিং এলাকাটি অভ্যন্তরীণ ক্ল্যাডিংয়ের আকার দ্বারা নির্ধারিত হয়, প্রচলিত একক-মোড ফাইবারগুলির বিপরীতে, যা শুধুমাত্র মূল দ্বারা নির্ধারিত হয়। একদিকে, এটি মানব ফাইবার লেজারের পাওয়ার কাপলিং দক্ষতাকে উন্নত করে, লেজার নির্গমনের জন্য ডোপড আয়নগুলিকে উত্তেজিত করতে পাম্পের আলোকে অভ্যন্তরীণ ক্ল্যাডিংয়ের মধ্য দিয়ে কয়েকবার যেতে দেয়; অন্যদিকে, আউটপুট বিমের গুণমান ফাইবার কোরের প্রকৃতির দ্বারা নির্ধারিত হয় এবং অভ্যন্তরীণ ক্ল্যাডিং প্রবর্তন ফাইবার লেজারের আউটপুটের মরীচির গুণমানকে ধ্বংস করে না।

প্রাথমিকভাবে, ডাবল-ক্ল্যাড ফাইবারের অভ্যন্তরীণ ক্ল্যাডিং ছিল নলাকারভাবে প্রতিসাম্য এবং তৈরি করা তুলনামূলকভাবে সহজ এবং পাম্প লেজার ডায়োড (LD) এর পিগটেলের সাথে জোড়া লাগানো সহজ, কিন্তু এর নিখুঁত প্রতিসাম্যের ফলে অভ্যন্তরীণ ক্ল্যাডিংয়ে প্রচুর পরিমাণে পাম্পের আলোর সর্পিল রশ্মি তৈরি হয়েছিল যা এমনকি কোর অঞ্চলে পর্যাপ্ত পরিমাণে প্রতিফলিত হওয়ার পরেও কোর পর্যন্ত পৌঁছাতে পারেনি। ফাইবারগুলিতে এখনও প্রচুর পরিমাণে হালকা ফুটো রয়েছে, যার ফলে রূপান্তর দক্ষতা উন্নত করা কঠিন। এই কারণে, ভিতরের cladding এর নলাকার প্রতিসাম্য ভাঙ্গা আবশ্যক।

ফোটোনিক ক্রিস্টাল ফাইবার

সাধারণ ডাবল-ক্ল্যাড ফাইবারগুলিতে, কোরের জ্যামিতি আউটপুট লেজার শক্তি নির্ধারণ করে। সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার আউটপুট লেজারের মরীচি গুণমান নির্ধারণ করে। অপটিক্যাল ফাইবারে নন-লিনিয়ার ইফেক্ট, অপটিক্যাল ড্যামেজ এবং অন্যান্য ফিজিক্যাল মেকানিজমের সীমাবদ্ধতার কারণে, কোর ব্যাস বাড়ানোর একটি একক মাধ্যম বড় মোড ফিল্ড ডবল ক্ল্যাডিং ফাইবারে হাই পাওয়ার আউটপুটে একক মোড অপারেশনের চাহিদা মেটাতে পারে না। ফোটোনিক ক্রিস্টাল ফাইবার (PCF) এর মতো বিশেষ ফাইবারগুলির আবির্ভাব এই চ্যালেঞ্জের একটি কার্যকর প্রযুক্তিগত সমাধান প্রদান করে।

ফোটোনিক স্ফটিকের ধারণাটি প্রথম ই. ইয়াবলোনোভিচ দ্বারা 19871 সালে একটি পর্যায়ক্রমিক কাঠামো হিসাবে প্রবর্তন করা হয়েছিল যার মধ্যে এক, দুই বা তিনটি মাত্রায় বিভিন্ন অস্তরক ধ্রুবক রয়েছে যা আলোকে ফোটোনিক পরিবাহী ব্যান্ডে প্রচার করতে দেয় এবং আলোকে ফোটোনিক ব্যান্ড গ্যাপে (PBG) প্রচার করতে বাধা দেয়। PCF হল দ্বি-মাত্রিক ফোটোনিক ক্রিস্টাল, যা মাইক্রোস্ট্রাকচারড ফাইবার বা ছিদ্রযুক্ত ফাইবার নামেও পরিচিত এবং 1996 সালে JC Knight et al. মোট অভ্যন্তরীণ প্রতিফলন সহ প্রচলিত ফাইবারের মতো আলোক-নির্দেশক প্রক্রিয়া সহ প্রথম PCF তৈরি করেছে। 2005-এর পর, বৃহৎ মোড ফিল্ড PCF-এর নকশা এবং প্রস্তুতি বৈচিত্র্যময় হতে শুরু করে, বিভিন্ন আকারের আবির্ভাব হয়, যার মধ্যে ফুটো চ্যানেল PCF, রড-আকৃতির PCF, বড় পিচ PCF এবং মাল্টি-কোর PCF। ফাইবারের মোড-ফিল্ড এরিয়াও সেই অনুযায়ী বাড়তে থাকে।

চেহারায়, PCFগুলি প্রচলিত একক-মোড ফাইবারগুলির সাথে খুব মিল, কিন্তু মাইক্রোস্কোপিকভাবে তারা জটিল গর্ত-অ্যারে কাঠামো প্রদর্শন করে। এই কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যগুলিই PCF-কে প্রচলিত ফাইবারগুলির তুলনায় অনন্য এবং অতুলনীয় সুবিধা দেয়, যেমন কাট-অফ-ফ্রি একক-মোড ট্রান্সমিশন, বড় মোড ফিল্ড এরিয়া, টিউনেবল ডিসপ্রেশন এবং কম সীমিত ক্ষতি, যা প্রচলিত লেজারগুলির অনেক চ্যালেঞ্জকে অতিক্রম করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, PCF একটি বৃহৎ মোড ক্ষেত্রের এলাকায় একক-মোড অপারেশন অর্জন করতে পারে, যখন মরীচির গুণমান নিশ্চিত করে, উল্লেখযোগ্যভাবে ফাইবারে লেজারের শক্তি ঘনত্ব হ্রাস করে, ফাইবারে অ-রৈখিক প্রভাবগুলি হ্রাস করে এবং ফাইবারের ক্ষতির থ্রেশহোল্ড বৃদ্ধি করে; এটি একটি বড় সংখ্যাসূচক অ্যাপারচার অর্জন করতে পারে, যার অর্থ আরও পাম্প অপটিক্যাল কাপলিং এবং উচ্চ শক্তি লেজার আউটপুট অর্জন করা যেতে পারে। এটি ফাইবার লেজারগুলিতে এটিকে একটি নতুন গবেষণা হাইলাইট করে তুলেছে, উচ্চ শক্তির ফাইবার লেজারগুলির প্রয়োগে একটি ক্রমবর্ধমান গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করছে।

ফাইবার লেজারের উদ্ভাবন

যে লেজারগুলি লেজার লাভের মাধ্যম হিসাবে অপটিক্যাল ফাইবার ব্যবহার করে সেগুলি ফাইবার লেজার হিসাবে পরিচিত। অন্যান্য ধরনের লেজারের মতো, এটি তিনটি অংশ নিয়ে গঠিত: লাভ মাধ্যম, পাম্প উত্স এবং অনুরণিত গহ্বর। ফাইবার লেজারগুলি লাভের মাধ্যম হিসাবে বিরল আর্থ উপাদানগুলির সাথে একটি কোর ডোপযুক্ত একটি সক্রিয় ফাইবার ব্যবহার করে। একটি সেমিকন্ডাক্টর লেজার সাধারণত পাম্প উত্স হিসাবে ব্যবহৃত হয়। অনুরণিত গহ্বর সাধারণত প্রতিফলিত আয়না, ফাইবার শেষ পৃষ্ঠ, ফাইবার রিং আয়না বা ফাইবার গ্রেটিং দ্বারা গঠিত।

ফাইবার লেজারের সময় ডোমেন বৈশিষ্ট্য অনুযায়ী, এটি ক্রমাগত ফাইবার লেজার এবং স্পন্দিত ফাইবার লেজারে বিভক্ত করা যেতে পারে; অনুরণিত গহ্বর গঠন অনুযায়ী, এটি রৈখিক গহ্বর ফাইবার লেজার, বিতরণ প্রতিক্রিয়া ফাইবার লেজার এবং রিং গহ্বর ফাইবার লেজারে বিভক্ত করা যেতে পারে; লাভ ফাইবার এবং বিভিন্ন পাম্পিং পদ্ধতি অনুসারে, এটি একক ক্ল্যাডিং ফাইবার লেজার (ফাইবার কোর পাম্পিং) এবং ডাবল ক্ল্যাডিং ফাইবার লেজার (ক্ল্যাডিং পাম্পিং) এ বিভক্ত করা যেতে পারে।

1961 সালে, স্নিটজার নিওডিয়ামিয়াম (এনডি)-ডোপড গ্লাস ওয়েভগাইডে লেজার বিকিরণ আবিষ্কার করেন। 1966, কাও অপটিক্যাল ফাইবারে আলোর ক্ষরণের প্রধান কারণগুলি বিস্তারিতভাবে অধ্যয়ন করেন এবং যোগাযোগে অপটিক্যাল ফাইবারের ব্যবহারিক প্রয়োগের জন্য প্রধান প্রযুক্তিগত সমস্যাগুলির সমাধান করা প্রয়োজন। 1970, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে কর্নিং 20 ডিবি/কিমি-র কম ক্ষয় সহ অপটিক্যাল ফাইবার তৈরি করেছিল, যা অপটিক্যাল যোগাযোগ এবং অপটোইলেক্ট্রনিক্স শিল্পের বিকাশের ভিত্তি স্থাপন করেছিল। এটি অপটিক্যাল যোগাযোগ এবং অপটোইলেক্ট্রনিক্স শিল্পের বিকাশের ভিত্তি স্থাপন করে। 1970 এবং 1980 এর দশকে, সেমিকন্ডাক্টর লেজার প্রযুক্তির পরিপক্কতা এবং বাণিজ্যিকীকরণ ফাইবার লেজারগুলির বিকাশের জন্য একটি নির্ভরযোগ্য এবং বৈচিত্র্যময় পাম্প উত্স সরবরাহ করেছিল। একই সময়ে, রাসায়নিক বাষ্প জমা পদ্ধতির বিকাশ ফাইবার অপটিকের সংক্রমণ ক্ষতি ক্রমাগত হ্রাস করে। ফাইবার লেজারগুলিও বৈচিত্র্যের দিকে দ্রুত বিকশিত হচ্ছে, ফাইবারগুলি বিভিন্ন বিরল আর্থ উপাদানের সাথে ডপ করা হয়েছে, যেমন erbium (Er3 plus), ytterbium (Yb3 plus), neodymium (Nd3 plus), samarium (Sm 3 plus), থুলিয়াম (Tm3 প্লাস 3 প্লাস), থুলিয়াম (Tm3 প্লাস 3 প্লাস), থুলিয়াম (Tm3 প্লাস) ডিসপ্রোসিয়াম (Dy3 প্লাস), বিসমাথ (Bi3 প্লাস) ইত্যাদি। ডোপড আয়নগুলির উপর নির্ভর করে, লেজারের আউটপুটের বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্য অর্জন করা যেতে পারে। বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের প্রয়োজনীয়তা মেটাতে।

Raycus

উচ্চ ক্ষমতার ফাইবার লেজারের বৈশিষ্ট্য

উচ্চ ক্ষমতার ফাইবার লেজারের সুবিধাগুলি নিম্নরূপ।

(1) ভাল মরীচি গুণমান. অপটিক্যাল ফাইবারের ওয়েভগাইড গঠন একটি একক ট্রান্সভার্স মোড আউটপুট প্রাপ্ত করা সহজ করে তোলে এবং উচ্চ উজ্জ্বলতা লেজার আউটপুট অর্জন করতে বাহ্যিক কারণগুলির প্রভাব খুব কম।

(2) উচ্চ দক্ষতা. পাম্প উৎসের জন্য অর্ধপরিবাহী লেজারের নির্গমন তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং ডোপড বিরল আর্থ উপাদান শোষণ বৈশিষ্ট্য নির্বাচন করে ফাইবার লেজার, আপনি একটি খুব উচ্চ আলো একটি হালকা রূপান্তর দক্ষতা অর্জন করতে পারেন. ytterbium ডোপড হাই পাওয়ার ফাইবার লেজারগুলির জন্য, সাধারণত 915nm বা 975nm সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলি বেছে নিন, Yb3 প্লাসের সাধারণ শক্তি স্তরের কাঠামোর কারণে, আপ কনভার্সন, উত্তেজিত অবস্থা শোষণ এবং ঘনত্ব বিস্ফোরণের সম্ভাবনা কম, ফ্লুরোসেন্স লাইফ দীর্ঘ এবং কার্যকরভাবে শক্তি সঞ্চয় করতে পারে। বাণিজ্যিক ফাইবার লেজারগুলির সামগ্রিক ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল দক্ষতা 25 শতাংশের মতো উচ্চ, যা খরচ হ্রাস, শক্তি সঞ্চয় এবং পরিবেশ সুরক্ষার জন্য সহায়ক।

(3) ভাল তাপ অপচয় বৈশিষ্ট্য. ফাইবার লেজারগুলি একটি পাতলা, বিরল আর্থ উপাদান ডোপড ফাইবার ব্যবহার করে একটি লেজার লাভের মাধ্যম হিসাবে ব্যবহার করা হয় যার একটি খুব বড় পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল থেকে আয়তনের অনুপাত। প্রায় 1000 বার কঠিন ব্লক লেজার, তাপ অপচয় ক্ষমতা পরিপ্রেক্ষিতে একটি প্রাকৃতিক সুবিধা আছে. নিম্ন এবং মাঝারি শক্তির ক্ষেত্রে ফাইবারের বিশেষ শীতলকরণের প্রয়োজন হয় না, এবং উচ্চ শক্তির ক্ষেত্রে জলের শীতলকরণ ব্যবহার করা হয়, যা সাধারণত সলিড-স্টেট লেজারগুলিতে পাওয়া তাপীয় প্রভাবের কারণে বিমের গুণমান এবং দক্ষতার অবনতিকে কার্যকরভাবে এড়ায়।

(4) কমপ্যাক্ট গঠন, উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা. যেহেতু ফাইবার লেজার লেজার লাভের মাধ্যম হিসাবে একটি ছোট এবং নমনীয় ফাইবার ব্যবহার করে, এটি ভলিউম সংকুচিত করতে এবং খরচ বাঁচাতে সহায়তা করে। পাম্প সোর্স ছোট আকারেও ব্যবহার করা হয়, সহজে মডুলার সেমিকন্ডাক্টর লেজার, বাণিজ্যিক পণ্যগুলি সাধারণত পিগটেল আউটপুটের সাথে পাওয়া যায়, ফাইবার ব্র্যাগ গ্রেটিং এবং অন্যান্য ফাইবার অপটিক ডিভাইসগুলির সাথে মিলিত হয়, যতক্ষণ না এই ডিভাইসগুলি সম্পূর্ণ ফাইবার অর্জনের জন্য একে অপরের সাথে মিশ্রিত হয়, উচ্চ স্থিতিশীলতার সাথে পরিবেশগত ব্যাঘাতের প্রতিরোধ ক্ষমতা, উচ্চ স্থিতিশীলতা এবং সময় রক্ষণাবেক্ষণের খরচ বাঁচাতে পারে।

উচ্চ শক্তির ফাইবার লেজারের অসুবিধাগুলিও রয়েছে যা অতিক্রম করা কঠিন: একটি হল অ-রৈখিক প্রভাবগুলির দুর্বলতা। ফাইবার লেজারগুলির ওয়েভগাইডের জ্যামিতির কারণে বিভিন্ন অ-রৈখিক প্রভাবগুলির জন্য একটি দীর্ঘ কার্যকরী দৈর্ঘ্য এবং একটি নিম্ন প্রান্তিক রয়েছে। কিছু ক্ষতিকর অরৈখিক প্রভাব যেমন উত্তেজিত রমন স্ক্যাটারিং (এসআরএস), সেলফ-ফেজ মড্যুলেশন (এসপিএম), ইত্যাদি স্পেকট্রামে ফেজ ওঠানামা এবং শক্তি স্থানান্তর ঘটাতে পারে, বা এমনকি লেজার সিস্টেমের ক্ষতি করতে পারে, উচ্চ-শক্তি ফাইবার লেজারের বিকাশকে সীমিত করে। দ্বিতীয়টি হল ফোটন ডার্কিং ইফেক্ট। পাম্পিং টাইম বৃদ্ধির সাথে, ফোটন গাঢ় করার প্রভাব বিরল আর্থ এলিমেন্ট-ডপড ফাইবার পাওয়ার কনভার্সন দক্ষতা একঘেয়ে অপরিবর্তনীয় পতনের উচ্চ ডোপিং ঘনত্বের দিকে নিয়ে যেতে পারে, যা উচ্চ-শক্তি ফাইবার লেজারগুলির দীর্ঘমেয়াদী স্থায়িত্ব এবং পরিষেবা জীবনকে সীমিত করে, যা বিশেষ করে ytterbium-doped হাই-পাওয়ার ফাইবার ফাইবারগুলিতে স্পষ্ট।

উচ্চ উজ্জ্বলতার ফাইবার-কাপল্ড সেমিকন্ডাক্টর লেজার এবং ডাবল-ক্ল্যাড ফাইবার প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে, আউটপুট পাওয়ার, অপটিক্যাল থেকে অপটিক্যাল রূপান্তর দক্ষতা এবং উচ্চ-শক্তি ফাইবার লেজারগুলির মরীচির গুণমান উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়েছে। শিল্প প্রক্রিয়াকরণে, নির্দেশিত শক্তি অস্ত্র, দূরপাল্লার টেলিমেট্রি, LIDAR এবং বিপুল চাহিদা ট্র্যাকশনের অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশন, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র অ্যাপাচি ফটোনিক্স (IPG ফটোনিক্স), নুফার্ন (নুফার্ন), এনলাইট (এনলাইট) এবং জার্মানি টং এক্সপ্রেস গ্রুপ, প্রধানত ক্রমাগত তরঙ্গের উপর গবেষণা ইউনিট, পালস ওয়েভ উচ্চ-শক্তি ফাইবার লাইন, সমৃদ্ধ পণ্য বিকাশ এবং উন্নত পণ্যগুলির বিকাশ। সিংহুয়া বিশ্ববিদ্যালয়, ন্যাশনাল ইউনিভার্সিটি অফ ডিফেন্স টেকনোলজি, সাংহাই ইনস্টিটিউট অফ অপটিক্স অ্যান্ড প্রিসিশন মেশিনারি অফ দ্য চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস এবং চায়না অ্যারোস্পেস সায়েন্স অ্যান্ড ইন্ডাস্ট্রি কর্পোরেশনের চতুর্থ গবেষণা ইনস্টিটিউট সহ চীনের বেশ কয়েকটি ইউনিটের দ্বারাও উত্তেজনাপূর্ণ ফলাফল রিপোর্ট করা হয়েছে।

2020071611086062

ফাইবার লেজার শক্তি বৃদ্ধি প্রযুক্তি

ফাইবার লেজারে অ-রৈখিক প্রভাব, তাপীয় প্রভাব এবং উপাদান ক্ষতির প্রান্তিক সীমাবদ্ধতার কারণে, একটি একক ফাইবার লেজারের আউটপুট শক্তি একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে সীমাবদ্ধ থাকে এবং শক্তি বৃদ্ধির সাথে সাথে মরীচির গুণমান ধীরে ধীরে হ্রাস পায়, যার জন্য মোড নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তির ব্যবহার এবং বিমের গুণমান উন্নত করতে নতুন ফাইবারের একটি বিশেষ কাঠামোর নকশা প্রয়োজন। ডসন (জেডব্লিউ ডসন) এট আল তাত্ত্বিকভাবে একটি একক ফাইবারের আউটপুট পাওয়ার সীমা বিশ্লেষণ করেছেন এবং গণনা করেছেন যে ব্রডব্যান্ড ফাইবার লেজারে একটি একক ফাইবার বিবর্তন সীমা লেজার আউটপুটের কাছে সর্বাধিক 36 কিলোওয়াট শক্তি পেতে পারে, যখন সংকীর্ণ লাইনউইথ ফাইবার লেজারের জন্য, সর্বোচ্চ শক্তি 2 কিলোওয়াট। ফাইবার লেজার এবং অ্যামপ্লিফায়ারের আউটপুট শক্তি আরও বাড়ানোর জন্য, সমন্বিত সংশ্লেষণ প্রযুক্তি দ্বারা একাধিক ফাইবার লেজারের শক্তি সংশ্লেষণ একটি কার্যকর পদ্ধতি। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে এটি একটি আন্তর্জাতিক গবেষণা হটস্পট হয়ে উঠেছে।

Laser source

সুসংগত সংশ্লেষণ একটি নির্দিষ্ট ধারাবাহিকতার সাথে প্রতিটি লেজার রশ্মির ফেজ, ফ্রিকোয়েন্সি এবং পোলারাইজেশন নিয়ন্ত্রণ করে অর্জন করা হয়, যাতে এটি সুসংগত অবস্থার সাথে মিলিত হয় এবং একটি সমজাতীয় ফেজ-লকড আউটপুট পায়, যা সাধারণ অ-সঙ্গত সুপারপজিশনের চেয়ে অনেক বেশি শিখর তীব্রতা পেতে পারে এবং ভাল মরীচির গুণমান বজায় রাখতে পারে। সমন্বিত সংশ্লেষণ প্রযুক্তির বিকাশের ইতিহাস প্রায় লেজারের ইতিহাসের মতোই দীর্ঘ, এবং এতে বিভিন্ন ধরনের গ্যাস লেজার, রাসায়নিক লেজার, সেমিকন্ডাক্টর লেজার, সলিড-স্টেট লেজার, ইত্যাদি জড়িত। যাইহোক, প্রারম্ভিক দিনগুলিতে বিভিন্ন ডিভাইসের অপরিপক্কতার কারণে, সমন্বিত সংশ্লেষণ প্রযুক্তির মাধ্যমে অর্জিত পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি তাই একক দ্য লিংক শক্তির সর্বোচ্চ প্রভাব ফেলেনি। খুব স্পষ্ট ছিল না। 1990 এর দশক থেকে, ফাইবার লেজারের আবির্ভাব সুসঙ্গত সংশ্লেষণ কৌশলগুলির দ্রুত বিকাশের দিকে পরিচালিত করে। ফাইবার লেজারের অনন্য সুবিধা এবং শত শত কিলোওয়াটের কৌশলগত ব্যবহারের প্রয়োজনীয়তা ছাড়াও, বেশ কয়েকটি ডিভাইস (যেমন ফাইবার শঙ্কু কাপলার, মাল্টি-কোর ফাইবার, পিগটেল সহ ফেজ মডুলেটর এবং অ্যাকোস্টো-অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি শিফটার ইত্যাদি) ফাইবার অপটিক যোগাযোগের বাণিজ্যিক রোল-আউটে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে। ফাইবার শঙ্কু কাপলার এবং মাল্টিকোর ফাইবারগুলি লেজার এনার্জি ইনজেকশন কাপলিং এবং সুইফ্ট ওয়েভ কাপলিং এর উপর ভিত্তি করে প্যাসিভ ফেজ নিয়ন্ত্রণের সুবিধা দেয়, যখন পিগটেল এবং অ্যাকোস্টো-অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি শিফটার সহ ফেজ মডুলেটরগুলি মেগাহার্টজ কন্ট্রোল ব্যান্ডউইথের সাথে সক্রিয় ফেজ নিয়ন্ত্রণ সক্ষম করে, যা ফেজ ওঠানামা নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে এবং উচ্চ শক্তির লক-এর অবস্থা অর্জন করতে পারে। গবেষকরা বেশ কয়েকটি স্বতন্ত্র সুসঙ্গত সংশ্লেষণ স্কিম প্রস্তাব করেছেন।

Raycys laser source

বর্ণালী সংশ্লেষণ হল একটি অ-সঙ্গত সংশ্লেষণ কৌশল যা একই অ্যাপারচারে একাধিক সাববিমকে বিচ্ছিন্ন করতে এক বা একাধিক ডিফ্র্যাকশন গ্রেটিং ব্যবহার করে, যার ফলে ভাল মরীচি মানের একটি একক অ্যাপারচার আউটপুট হয়। একটি একক ফাইবার লেজারের সীমিত আউটপুট শক্তির জন্য ক্ষতিপূরণ দিতে ফাইবার লেজারের বর্ণালী সংশ্লেষণ Yb-ডোপড ফাইবার লেজারগুলির ব্যাপক লাভ ব্যান্ডউইথের সম্পূর্ণ ব্যবহার করতে পারে।