Ytterbium ไฟเบอร์เลเซอร์: อุปกรณ์, หลักการทำงาน, กำลัง, การผลิต, การใช้งาน

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

ไฟเบอร์เลเซอร์มีขนาดกะทัดรัดและทนทาน ชี้ได้อย่างแม่นยำและกระจายพลังงานความร้อนได้ง่าย พวกมันมาในหลากหลายรูปแบบ และถึงแม้ว่าจะมีสิ่งที่เหมือนกันมากกับเครื่องกำเนิดควอนตัมแบบออปติคัลประเภทอื่นๆ แต่ก็มีข้อดีที่เป็นเอกลักษณ์ของตัวเอง

ไฟเบอร์เลเซอร์: วิธีการทำงาน

อุปกรณ์ประเภทนี้เป็นรูปแบบของแหล่งกำเนิดรังสีแบบโซลิดสเตตมาตรฐานที่มีสื่อการทำงานที่ทำจากไฟเบอร์มากกว่าแท่ง แผ่น หรือดิสก์ แสงถูกสร้างขึ้นโดยสารเจือปนที่อยู่ตรงกลางของเส้นใย โครงสร้างพื้นฐานอาจมีตั้งแต่ง่ายไปจนถึงค่อนข้างซับซ้อน การออกแบบเลเซอร์ไฟเบอร์อิตเทอร์เบียมทำให้ไฟเบอร์มีอัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตรมาก ความร้อนจึงกระจายไปค่อนข้างง่าย

ไฟเบอร์เลเซอร์ถูกปั๊มด้วยแสง ส่วนใหญ่มักจะใช้เครื่องกำเนิดควอนตัมไดโอด แต่ในบางกรณีก็มาจากแหล่งเดียวกัน ออปติกที่ใช้ในระบบเหล่านี้มักจะเป็นส่วนประกอบไฟเบอร์ โดยส่วนใหญ่หรือทั้งหมดเชื่อมต่อถึงกัน ในบางกรณีมีการใช้เลนส์ปริมาตร และบางครั้งระบบใยแก้วนำแสงภายในจะรวมกับออปติกปริมาตรภายนอก

ที่มาของการสูบฉีดไดโอดอาจเป็นไดโอด เมทริกซ์ หรือไดโอดแต่ละตัวจำนวนมากมาย ซึ่งแต่ละอันเชื่อมต่อกับขั้วต่อด้วยตัวนำทางไฟเบอร์ออปติก เส้นใยเจือปนมีกระจกสะท้อนโพรงที่ปลายแต่ละด้าน - ในทางปฏิบัติตะแกรงแบรกก์ทำขึ้นจากเส้นใย ไม่มีเลนส์จำนวนมากที่ส่วนปลาย เว้นแต่ว่าลำแสงที่ส่งออกไปยังสิ่งอื่นที่ไม่ใช่ไฟเบอร์ ตัวนำแสงสามารถบิดงอได้ เพื่อให้ช่องเลเซอร์มีความยาวหลายเมตรหากต้องการ

โครงสร้างแกนคู่

โครงสร้างของไฟเบอร์ที่ใช้ในไฟเบอร์เลเซอร์นั้นสำคัญไฉน รูปทรงที่พบบ่อยที่สุดคือโครงสร้างแกนคู่ แกนนอกที่ไม่มีการเจือปน (บางครั้งเรียกว่าการหุ้มชั้นใน) จะรวบรวมแสงที่ถูกสูบและนำไปตามเส้นใย การปล่อยก๊าซกระตุ้นที่เกิดขึ้นในเส้นใยจะไหลผ่านแกนใน ซึ่งมักจะเป็นโหมดเดี่ยว แกนในประกอบด้วยสารเจือยอิตเทอร์เบียมที่ถูกกระตุ้นโดยลำแสงของปั๊ม แกนชั้นนอกมีรูปร่างที่ไม่เป็นวงกลมจำนวนมาก รวมทั้งหกเหลี่ยม รูปตัว D และสี่เหลี่ยม ซึ่งช่วยลดโอกาสที่ลำแสงจะขาดหายไปจากแกนกลาง

ไฟเบอร์เลเซอร์สามารถปั๊มได้ทั้งด้านและด้าน ในกรณีแรก แสงจากแหล่งกำเนิดหนึ่งแหล่งขึ้นไปจะเข้าสู่ส่วนท้ายของไฟเบอร์ ในการสูบน้ำด้านข้าง แสงจะถูกป้อนเข้าไปในตัวแยก ซึ่งส่งไปยังแกนด้านนอก มันแตกต่างจากเลเซอร์แบบแท่งซึ่งแสงจะเข้าสู่แนวตั้งฉากกับแกน

โซลูชันนี้ต้องการการพัฒนาการออกแบบเป็นอย่างมาก ให้ความสนใจอย่างมากกับการขับไฟปั๊มเข้าไปในแกนกลางเพื่อสร้างการผกผันของประชากรซึ่งนำไปสู่การปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่กระตุ้นในแกนใน แกนเลเซอร์สามารถมีระดับการขยายที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับยาสลบของเส้นใย เช่นเดียวกับความยาว วิศวกรออกแบบจะปรับปัจจัยเหล่านี้เพื่อให้ได้พารามิเตอร์ที่จำเป็น

อาจมีข้อจำกัดด้านพลังงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำงานภายในไฟเบอร์โหมดเดี่ยว แกนกลางดังกล่าวมีพื้นที่หน้าตัดที่เล็กมาก และด้วยเหตุนี้ แสงที่มีความเข้มสูงมากจึงลอดผ่านเข้าไป ในเวลาเดียวกัน การกระเจิง Brillouin แบบไม่เชิงเส้นจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งจำกัดกำลังเอาต์พุตไว้ที่หลายพันวัตต์ ถ้าสัญญาณเอาท์พุตสูงพอ ปลายสายไฟเบอร์อาจเสียหาย

คุณสมบัติของไฟเบอร์เลเซอร์

การใช้ไฟเบอร์เป็นตัวกลางในการทำงานทำให้มีปฏิสัมพันธ์ที่ยาวนานซึ่งทำงานได้ดีกับการสูบน้ำด้วยไดโอด เรขาคณิตนี้ส่งผลให้ประสิทธิภาพการแปลงโฟตอนสูง รวมถึงการออกแบบที่ทนทานและกะทัดรัด โดยไม่ต้องใช้เลนส์แยกเพื่อปรับหรือจัดตำแหน่ง

ไฟเบอร์เลเซอร์ซึ่งมีอุปกรณ์ที่ปรับตัวได้ดี สามารถปรับได้ทั้งสำหรับการเชื่อมแผ่นโลหะที่มีความหนาและสำหรับการผลิตพัลส์เฟมโตวินาทีแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ออปติกให้การขยายสัญญาณแบบ single-pass และใช้ในการสื่อสารโทรคมนาคมเพราะสามารถขยายความยาวคลื่นได้หลายแบบพร้อมกัน อัตราขยายเดียวกันนี้ใช้ในเพาเวอร์แอมป์ที่มีออสซิลเลเตอร์หลัก ในบางกรณี แอมพลิฟายเออร์สามารถทำงานร่วมกับเลเซอร์ CW ได้

อีกตัวอย่างหนึ่งคือแหล่งกำเนิดการปล่อยก๊าซธรรมชาติที่ขยายด้วยไฟเบอร์ซึ่งการปล่อยที่ถูกกระตุ้นจะถูกระงับ อีกตัวอย่างหนึ่งคือเลเซอร์ไฟเบอร์รามันที่มีการขยายการกระเจิงแบบรวม ซึ่งจะเปลี่ยนความยาวคลื่นอย่างมีนัยสำคัญ พบการประยุกต์ใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งใช้เส้นใยแก้วฟลูออไรด์สำหรับการสร้างและขยายรามัน มากกว่าเส้นใยควอทซ์มาตรฐาน

อย่างไรก็ตาม ตามปกติแล้ว เส้นใยจะทำจากแก้วควอทซ์ที่มีสารเจือปนหายากในแกนกลาง สารเติมแต่งหลักคืออิตเทอร์เบียมและเออร์เบียม อิตเทอร์เบียมมีความยาวคลื่นตั้งแต่ 1,030 ถึง 1080 นาโนเมตร และสามารถแผ่รังสีได้กว้างกว่า การใช้ไดโอดปั๊ม 940 นาโนเมตรช่วยลดการขาดโฟตอนได้อย่างมาก อิตเทอร์เบียมไม่มีเอฟเฟกต์การดับตัวเองที่นีโอไดเมียมมีความหนาแน่นสูง ดังนั้นจึงใช้นีโอไดเมียมในเลเซอร์จำนวนมากและอิตเทอร์เบียมในเลเซอร์ไฟเบอร์ (ทั้งคู่ให้ความยาวคลื่นเท่ากันโดยประมาณ)

เออร์เบียมเปล่งแสงในช่วง 1530-1620 นาโนเมตร ซึ่งปลอดภัยต่อดวงตา สามารถเพิ่มความถี่เป็นสองเท่าเพื่อสร้างแสงที่ 780 นาโนเมตร ซึ่งไม่สามารถใช้ได้กับไฟเบอร์เลเซอร์ประเภทอื่น ในที่สุด อิตเทอร์เบียมสามารถเพิ่มเออร์เบียมในลักษณะที่องค์ประกอบจะดูดซับสูบรังสีและถ่ายโอนพลังงานนี้ไปยังเออร์เบียม ทูเลียมเป็นสารเจือปนใกล้อินฟราเรดอีกชนิดหนึ่งซึ่งเป็นวัสดุที่ปลอดภัยต่อดวงตา

ประสิทธิภาพสูง

ไฟเบอร์เลเซอร์เป็นระบบกึ่งสามระดับ โฟตอนปั๊มกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงจากสถานะพื้นดินเป็นระดับบน การเปลี่ยนภาพด้วยเลเซอร์เป็นการเปลี่ยนจากส่วนต่ำสุดของระดับบนไปเป็นสถานะพื้นดินแยก ซึ่งมีประสิทธิภาพมาก: ตัวอย่างเช่น อิตเทอร์เบียมที่มีโฟตอนปั๊ม 940 นาโนเมตรปล่อยโฟตอนที่มีความยาวคลื่น 1,030 นาโนเมตร และข้อบกพร่องควอนตัม (การสูญเสียพลังงาน) เพียงประมาณ 9%

ในทางตรงกันข้าม นีโอไดเมียมที่สูบที่ 808 นาโนเมตรจะสูญเสียพลังงานไปประมาณ 24% ดังนั้นอิตเทอร์เบียมโดยเนื้อแท้จะมีประสิทธิภาพที่สูงกว่าแม้ว่าจะไม่สามารถบรรลุผลได้ทั้งหมดเนื่องจากการสูญเสียโฟตอนบางส่วน Yb สามารถสูบได้ในหลายย่านความถี่ ในขณะที่เออร์เบียมสามารถสูบได้ที่ 1480 หรือ 980 นาโนเมตร ความถี่ที่สูงกว่านั้นไม่มีประสิทธิภาพในแง่ของโฟตอนบกพร่อง แต่มีประโยชน์แม้ในกรณีนี้เพราะมีแหล่งที่ดีกว่าที่ 980nm

โดยทั่วไป ประสิทธิภาพของไฟเบอร์เลเซอร์เป็นผลมาจากกระบวนการสองขั้นตอน อย่างแรกคือประสิทธิภาพของไดโอดปั๊ม แหล่งที่มาของสารกึ่งตัวนำของรังสีที่สอดคล้องกันนั้นมีประสิทธิภาพมาก โดยมีประสิทธิภาพ 50% ในการแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นสัญญาณออปติคัล ผลการศึกษาในห้องปฏิบัติการระบุว่าสามารถบรรลุมูลค่า 70% ขึ้นไปได้ ด้วยการจับคู่ที่ตรงกันของเส้นรังสีเอาท์พุตไฟเบอร์เลเซอร์ดูดซับและประสิทธิภาพปั๊มสูง

วินาทีคือประสิทธิภาพการแปลงออปติคัลออปติคัล ด้วยข้อบกพร่องของโฟตอนเพียงเล็กน้อย ประสิทธิภาพในการกระตุ้นและการสกัดในระดับสูงสามารถทำได้ด้วยประสิทธิภาพการแปลงออปโตออปติก 60–70% ประสิทธิภาพที่ได้อยู่ในช่วง 25–35%

การกำหนดค่าต่างๆ

เครื่องกำเนิดควอนตัมไฟเบอร์ออปติกของการแผ่รังสีต่อเนื่องอาจเป็นโหมดเดียวหรือหลายโหมด (สำหรับโหมดตามขวาง) เลเซอร์โหมดเดียวผลิตลำแสงคุณภาพสูงสำหรับวัสดุที่ทำงานหรือฉายแสงผ่านบรรยากาศ ในขณะที่เลเซอร์ไฟเบอร์อุตสาหกรรมหลายโหมดสามารถสร้างพลังงานสูงได้ ใช้สำหรับตัดและเชื่อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการอบชุบด้วยความร้อนในบริเวณที่มีแสงสว่างขนาดใหญ่

เลเซอร์ไฟเบอร์พัลส์ยาวเป็นอุปกรณ์กึ่งต่อเนื่อง โดยทั่วไปจะสร้างพัลส์ประเภทมิลลิวินาที โดยทั่วไปแล้ว รอบการทำงานคือ 10% ส่งผลให้มีกำลังสูงสุดที่สูงกว่าในโหมดต่อเนื่อง (โดยทั่วไปมากกว่า 10 เท่า) ซึ่งใช้สำหรับการเจาะแบบพัลส์ เป็นต้น ความถี่สามารถเข้าถึง 500 Hz ขึ้นอยู่กับระยะเวลา

Q-switching ในไฟเบอร์เลเซอร์ทำงานในลักษณะเดียวกับเลเซอร์จำนวนมาก ระยะเวลาชีพจรโดยทั่วไปอยู่ในช่วงนาโนวินาทีถึงไมโครวินาที ยิ่งไฟเบอร์ยาวเท่าไหร่ Q-switch เอาต์พุตก็จะยิ่งนานขึ้น ส่งผลให้ชีพจรเต้นเร็วขึ้น

คุณสมบัติของไฟเบอร์กำหนดข้อจำกัดบางประการในการสลับคิว ความไม่เป็นเชิงเส้นของไฟเบอร์เลเซอร์มีความสำคัญมากกว่าเนื่องจากพื้นที่หน้าตัดเล็กๆ ของแกนกลาง ดังนั้นกำลังสูงสุดจึงต้องค่อนข้างจำกัด ใช้สวิตช์ Q ปริมาตรก็ได้ ซึ่งให้ประสิทธิภาพดีกว่า หรือตัวปรับสัญญาณไฟเบอร์ ซึ่งเชื่อมต่อกับส่วนปลายของส่วนที่ทำงานอยู่

Q-switched pulses สามารถขยายในไฟเบอร์หรือในเรโซเนเตอร์ของโพรง ตัวอย่างของสิ่งหลังนี้สามารถพบได้ที่ National Nuclear Test Simulation Facility (NIF, Livermore, CA) โดยที่เลเซอร์ไฟเบอร์อิตเทอร์เบียมเป็นแหล่งกำเนิดออสซิลเลเตอร์หลักสำหรับลำแสง 192 ลำ พัลส์ขนาดเล็กในแผ่นกระจกเจือขนาดใหญ่จะถูกขยายเป็นเมกะจูล

ในเลเซอร์ไฟเบอร์ที่ถูกล็อค อัตราการทำซ้ำขึ้นอยู่กับความยาวของวัสดุที่ได้รับ เช่นเดียวกับรูปแบบการล็อคโหมดอื่นๆ และระยะเวลาของพัลส์ขึ้นอยู่กับแบนด์วิดท์เกน ค่าที่สั้นที่สุดคือช่วง 50 fs และแบบทั่วไปมากที่สุดคือช่วง 100 fs

เส้นใยเออร์เบียมและอิตเทอร์เบียมมีความแตกต่างที่สำคัญ อันเป็นผลมาจากการทำงานในโหมดการกระจายที่แตกต่างกัน เส้นใยเจือเออร์เบียมปล่อยที่ 1550 นาโนเมตรในบริเวณการกระจายที่ผิดปกติ ทำให้สามารถผลิตโซลิตันได้ เส้นใยอิตเทอร์เบียมอยู่ในบริเวณที่มีการกระจายตัวเป็นบวกหรือปกติ เป็นผลให้พวกเขาสร้างพัลส์ด้วยความถี่มอดูเลตเชิงเส้นที่เด่นชัด ด้วยเหตุนี้ จึงอาจจำเป็นต้องใช้ตะแกรง Bragg เพื่อบีบอัดความยาวพัลส์

มีหลายวิธีในการปรับเปลี่ยนพัลส์ไฟเบอร์เลเซอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาพิโควินาทีที่เร็วมาก เส้นใยคริสตัลโฟโตนิกสามารถสร้างด้วยแกนที่เล็กมากเพื่อสร้างเอฟเฟกต์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นที่แข็งแกร่ง เช่น การสร้างความต่อเนื่องยิ่งยวด ในทางตรงกันข้าม โฟโตนิกคริสตัลยังสามารถทำด้วยแกนโหมดเดียวขนาดใหญ่มากเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้นด้วยกำลังสูง

เส้นใยคริสตัลโฟโตนิกแกนขนาดใหญ่ที่ยืดหยุ่นได้ ออกแบบมาสำหรับการใช้งานที่ใช้พลังงานสูง เทคนิคหนึ่งคือการจงใจงอเส้นใยดังกล่าวเพื่อขจัดโหมดการสั่งซื้อที่สูงขึ้นที่ไม่ต้องการในขณะที่คงไว้เฉพาะโหมดขวางพื้นฐานเท่านั้น ความไม่เป็นเชิงเส้นทำให้เกิดฮาร์โมนิก โดยการลบและเพิ่มความถี่ สามารถสร้างคลื่นที่สั้นและยาวขึ้นได้ เอฟเฟกต์แบบไม่เชิงเส้นยังสามารถบีบอัดพัลส์ ส่งผลให้เกิดหวีความถี่

ในฐานะแหล่งกำเนิด supercontinuum พัลส์ที่สั้นมากจะสร้างสเปกตรัมที่ต่อเนื่องในวงกว้างโดยใช้การปรับเฟสตัวเอง ตัวอย่างเช่น จากพัลส์เริ่มต้น 6 ps ที่ 1050 nm ที่เลเซอร์ไฟเบอร์อิตเทอร์เบียมสร้างขึ้น สเปกตรัมจะได้รับในช่วงตั้งแต่อัลตราไวโอเลตไปจนถึงมากกว่า 1600 นาโนเมตร แหล่งที่มาของ supercontinuum IR อื่นถูกสูบด้วยแหล่งเออร์เบียมที่ 1550 นาโนเมตร

พลังสูง

ปัจจุบันอุตสาหกรรมเลเซอร์ไฟเบอร์เป็นผู้บริโภครายใหญ่ที่สุด กำลังเป็นที่ต้องการอย่างมากในขณะนี้ประมาณหนึ่งกิโลวัตต์ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ อุตสาหกรรมยานยนต์กำลังมุ่งสู่ยานยนต์ที่มีความแข็งแรงสูงเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความทนทานและค่อนข้างเบาเพื่อการประหยัดเชื้อเพลิงที่ดีขึ้น เป็นเรื่องยากมากสำหรับเครื่องมือกลทั่วไป เช่น เจาะรูในเหล็กชนิดนี้ แต่แหล่งกำเนิดรังสีที่สอดคล้องกันทำให้ง่าย

การตัดโลหะด้วยไฟเบอร์เลเซอร์ เมื่อเทียบกับเครื่องกำเนิดควอนตัมประเภทอื่น มีข้อดีหลายประการ ตัวอย่างเช่น ใกล้ความยาวคลื่นอินฟราเรดจะถูกดูดซับโดยโลหะอย่างดี ลำแสงสามารถส่งผ่านไฟเบอร์ได้ ทำให้หุ่นยนต์ขยับโฟกัสได้ง่ายเมื่อตัดและเจาะ

ไฟเบอร์ตรงตามข้อกำหนดด้านพลังงานสูงสุด อาวุธของกองทัพเรือสหรัฐฯ ที่ทดสอบในปี 2014 ประกอบด้วยเลเซอร์ 6 เส้นใย 5.5 กิโลวัตต์รวมกันเป็นลำแสงเดียวและเปล่งแสงผ่านระบบออพติคอลที่ก่อตัวขึ้น หน่วย 33 กิโลวัตต์ถูกใช้เพื่อทำลายอากาศยานไร้คนขับ แม้ว่าลำแสงจะไม่ใช่โหมดเดี่ยว แต่ระบบก็น่าสนใจเพราะช่วยให้คุณสร้างไฟเบอร์เลเซอร์ด้วยมือของคุณเองจากส่วนประกอบมาตรฐานที่หาได้ง่าย

แหล่งกำเนิดแสงแบบ single-mode coherent ที่ใช้พลังงานสูงสุดจาก IPG Photonics คือ 10 kW ออสซิลเลเตอร์หลักผลิตพลังงานออปติคัลหนึ่งกิโลวัตต์ ซึ่งป้อนเข้าสู่สเตจแอมพลิฟายเออร์ที่ปั๊มที่ 1,018 นาโนเมตรด้วยแสงจากเลเซอร์ไฟเบอร์อื่นๆ ทั้งระบบมีขนาดเท่ากับตู้เย็นสองตู้

การใช้ไฟเบอร์เลเซอร์ได้แพร่กระจายไปยังการตัดและการเชื่อมกำลังสูง ตัวอย่างเช่น พวกเขาแทนที่การเชื่อมความต้านทานของแผ่นเหล็ก การแก้ปัญหาการเสียรูปของวัสดุ การควบคุมกำลังและพารามิเตอร์อื่นๆ ช่วยให้สามารถตัดส่วนโค้งได้อย่างแม่นยำ โดยเฉพาะมุมต่างๆ

ไฟเบอร์เลเซอร์แบบหลายโหมดที่ทรงพลังที่สุด - เครื่องตัดโลหะจากผู้ผลิตเดียวกัน - สูงถึง 100 กิโลวัตต์ ระบบนี้ใช้การผสมผสานของลำแสงที่ไม่ต่อเนื่องกัน ดังนั้นจึงไม่ใช่ลำแสงคุณภาพสูงพิเศษ ความทนทานนี้ทำให้ไฟเบอร์เลเซอร์น่าสนใจสำหรับอุตสาหกรรม

เจาะคอนกรีต

4KW มัลติโหมดไฟเบอร์เลเซอร์สำหรับการตัดและเจาะคอนกรีต ทำไมสิ่งนี้จึงจำเป็น? เมื่อวิศวกรพยายามต้านทานแผ่นดินไหวในอาคารที่มีอยู่ ก็ต้องระมัดระวังกับคอนกรีตให้มาก หากมีการติดตั้งเหล็กเสริมเข้าไป เช่น การเจาะด้วยค้อนทั่วไปอาจทำให้คอนกรีตแตกร้าวและทำให้คอนกรีตอ่อนตัวได้ แต่ไฟเบอร์เลเซอร์จะตัดโดยไม่ต้องทุบให้แตก

เครื่องกำเนิดควอนตัมที่มีไฟเบอร์ Q-switched ใช้สำหรับทำเครื่องหมายหรือในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์ นอกจากนี้ยังใช้ในเครื่องวัดระยะด้วย: โมดูลขนาดเท่ามือประกอบด้วยไฟเบอร์เลเซอร์ที่ปลอดภัยต่อดวงตาด้วยกำลัง 4 กิโลวัตต์ ความถี่ 50 kHz และความกว้างพัลส์ 5-15 ns

การรักษาพื้นผิว

เลเซอร์ไฟเบอร์ขนาดเล็กที่น่าสนใจสำหรับไมโครและนาโนแมชชีนนิ่งเป็นอย่างมาก เมื่อลอกชั้นผิวออก หากระยะเวลาพัลส์สั้นกว่า 35 ps จะไม่มีการกระเด็นของวัสดุ ช่วยป้องกันการก่อตัวของภาวะซึมเศร้าและสิ่งประดิษฐ์ที่ไม่ต้องการอื่น ๆ พัลส์เฟมโตวินาทีสร้างเอฟเฟกต์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นซึ่งไม่ไวต่อความยาวคลื่นและไม่ทำให้พื้นที่โดยรอบร้อนขึ้น ทำให้สามารถทำงานได้โดยไม่เกิดความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญหรือทำให้พื้นที่โดยรอบอ่อนแอลง นอกจากนี้ ยังสามารถตัดรูที่อัตราส่วนความลึกต่อความกว้างได้สูง เช่น อย่างรวดเร็ว (ภายในมิลลิวินาที) การทำรูเล็กๆ ในเหล็กกล้าไร้สนิม 1 มม. โดยใช้พัลส์ 800 fs ที่ 1 MHz

ยังใช้สำหรับการรักษาพื้นผิวของวัสดุโปร่งใสเช่นดวงตามนุษย์ ในการตัดแผ่นปิดในการผ่าตัดเล็กตา ชีพจร femtosecond จะถูกเน้นอย่างแน่นหนาโดยวัตถุประสงค์ที่มีรูรับแสงสูงที่จุดใต้ผิวตาโดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อพื้นผิว แต่จะทำลายวัสดุเกี่ยวกับตาที่ระดับความลึกที่ควบคุมได้ พื้นผิวเรียบของกระจกตาซึ่งจำเป็นต่อการมองเห็นยังคงไม่บุบสลาย จากนั้นสามารถดึงแผ่นปิดที่แยกออกจากด้านล่างขึ้นเพื่อสร้างเลนส์เลเซอร์ excimer ที่พื้นผิว การใช้งานทางการแพทย์อื่น ๆ รวมถึงการผ่าตัดเจาะตื้นในโรคผิวหนัง และใช้ในเอกซ์เรย์การเชื่อมโยงกันทางแสงบางประเภท

เฟมโตวินาทีเลเซอร์

เครื่องกำเนิดควอนตัม Femtosecond ใช้ในวิทยาศาสตร์สำหรับสเปกโตรสโคปีแบบกระตุ้นด้วยการสลายด้วยเลเซอร์ สเปกโทรสโกปีเรืองแสงที่แก้ไขเวลา ตลอดจนการวิจัยวัสดุทั่วไป นอกจากนี้ยังจำเป็นสำหรับการผลิตความถี่เฟมโตวินาทีหวีที่จำเป็นสำหรับมาตรวิทยาและการวิจัยทั่วไป หนึ่งในการใช้งานจริงในระยะสั้นคือนาฬิกาอะตอมสำหรับดาวเทียม GPS รุ่นต่อไป ซึ่งจะปรับปรุงความแม่นยำของตำแหน่ง

ไฟเบอร์เลเซอร์ความถี่เดียวผลิตด้วยเส้นสเปกตรัมน้อยกว่า 1 kHz เป็นอุปกรณ์ขนาดเล็กที่น่าประทับใจด้วยกำลังขับตั้งแต่ 10mW ถึง 1W พบการใช้งานในด้านการสื่อสาร มาตรวิทยา (เช่น ในไฟเบอร์ไจโรสโคป) และสเปกโทรสโกปี

ต่อไป

สำหรับแอปพลิเคชัน R&D อื่นๆ กำลังอยู่ระหว่างการสำรวจ ตัวอย่างเช่น การพัฒนาทางทหารที่สามารถนำไปใช้กับพื้นที่อื่น ๆ ได้ ซึ่งประกอบด้วยการรวมลำแสงไฟเบอร์เลเซอร์เพื่อให้ได้ลำแสงคุณภาพสูงหนึ่งลำโดยใช้การผสมผสานที่เชื่อมโยงกันหรือสเปกตรัม ส่งผลให้มีกำลังมากขึ้นในบีมโหมดเดียว

การผลิตไฟเบอร์เลเซอร์เติบโตอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับความต้องการของอุตสาหกรรมยานยนต์ อุปกรณ์ที่ไม่ใช่ไฟเบอร์ก็จะถูกแทนที่ด้วยอุปกรณ์ไฟเบอร์ นอกเหนือจากการปรับปรุงทั่วไปในด้านต้นทุนและประสิทธิภาพแล้ว เครื่องกำเนิดควอนตัม femtosecond และแหล่งกำเนิด supercontinuum ยังใช้งานได้จริงมากขึ้น ไฟเบอร์เลเซอร์กลายเป็นสินค้าเฉพาะกลุ่มมากขึ้นและกลายเป็นแหล่งของการปรับปรุงสำหรับเลเซอร์ประเภทอื่นๆ