فائبر لیزر کیا ہے؟

فائبر لیزر کیا ہے؟

آپٹیکل فائبر آپٹیکل فائبر کے لیے مختصر ہے اور عام طور پر روشنی کی لہروں کے لیے ایک بیلناکار ویو گائیڈ ہے۔ یہ روشنی کی لہروں کو کور تک محدود کرنے اور فائبر کے محور کی سمت میں ان کی رہنمائی کے لیے مکمل عکاسی کے اصول کا استعمال کرتا ہے۔ کوارٹج گلاس کے ساتھ تانبے کے تار کو تبدیل کرنے سے دنیا بدل گئی۔

روشنی کی لہروں کو چلانے کے لیے ایک ذریعہ کے طور پر، آپٹیکل فائبر کو 1966 سے بڑے پیمانے پر استعمال کیا جا رہا ہے جب اسے چارلس کاؤ نے متعارف کرایا تھا، اس کی اعلیٰ مواصلاتی صلاحیت، زیادہ مداخلت کی قوت مدافعت، کم ترسیلی نقصان، طویل ریلے کی دوری، اچھی رازداری، موافقت، چھوٹے سائز کی بدولت۔ ، ہلکے وزن اور خام مال کے وافر ذرائع۔ "فائبر آپٹکس کے باپ" کے طور پر جانا جاتا ہے، کاؤ کو ان کے کام کے لیے 2009 میں فزکس کا نوبل انعام دیا گیا تھا۔ فائبر آپٹکس کی بڑھتی ہوئی کمال اور عملییت کے ساتھ، اس نے ٹیلی کمیونیکیشن کی صنعت میں انقلاب برپا کر دیا ہے اور جدید مواصلات کے بنیادی جزو کے طور پر تانبے کے تار کو بڑی حد تک تبدیل کر دیا ہے۔

آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن سسٹم ایک مواصلاتی نظام ہے جو روشنی کو انفارمیشن کیریئر کے طور پر اور آپٹیکل فائبر کو ویو گائیڈ میڈیم کے طور پر استعمال کرتا ہے۔ جب آپٹیکل فائبر معلومات کو منتقل کرتا ہے، تو برقی سگنل آپٹیکل سگنل میں تبدیل ہو جاتا ہے، جو پھر فائبر کے اندر منتقل ہوتا ہے۔ ایک ابھرتی ہوئی کمیونیکیشن ٹیکنالوجی کے طور پر، فائبر آپٹک کمیونیکیشن نے شروع سے ہی بے مثال برتری کا مظاہرہ کیا ہے اور اس نے بڑی دلچسپی اور وسیع پیمانے پر توجہ مبذول کی ہے۔ مواصلات میں آپٹیکل ریشوں کے وسیع پیمانے پر استعمال نے ایک ہی وقت میں فائبر آپٹک ایمپلیفائر اور فائبر لیزرز کی تیز رفتار ترقی میں بھی اہم کردار ادا کیا ہے۔ مواصلات کے علاوہ، فائبر آپٹک نظام طب، سینسنگ اور دیگر شعبوں میں ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج میں بھی استعمال ہوتے ہیں۔

آپٹیکل فائبر

فائبر لیزر کا حاصل کرنے کا ذریعہ فعال فائبر ہے۔ اس کی ساخت کے مطابق سنگل موڈ فائبر، ڈبل پوش فائبر اور photonic کرسٹل فائبر تین میں تقسیم کیا جا سکتا ہے.

سنگل موڈ آپٹیکل فائبر سنگل موڈ فائبر ایک کور، کلیڈنگ اور کوٹنگ پرت پر مشتمل ہوتا ہے، جہاں کور میٹریل n1 کا ریفریکٹیو انڈیکس، کلیڈنگ میٹریل ریفریکٹیو انڈیکس n2 سے زیادہ ہوتا ہے، جب واقعے کی روشنی کا واقعہ زاویہ اس سے زیادہ ہوتا ہے۔ اہم زاویہ تصویر، مکمل اخراج کے کور میں روشنی کی شہتیر، تاکہ ریشہ کور کے پھیلاؤ میں روشنی کی شہتیر کا پابند ہو سکے۔ سنگل موڈ ریشوں کی اندرونی کلیڈنگ ملٹی موڈ پمپ لائٹ کو روکنے کا کردار ادا نہیں کر سکتی، اور کور کا عددی یپرچر کم ہے، لہذا لیزر آؤٹ پٹ حاصل کرنے کے لیے کور میں صرف سنگل موڈ پمپ لائٹ کپلنگ کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ابتدائی فائبر لیزرز نے اس سنگل موڈ فائبر کا استعمال کیا، جس کے نتیجے میں جوڑے کی کم کارکردگی اور ملی واٹ رینج میں آؤٹ پٹ پاور کے ساتھ لیزرز۔

ڈبل پوش ریشے

تبادلوں کی کارکردگی اور آؤٹ پٹ پاور پر روایتی سنگل موڈ، سنگل کلاڈ یٹربیئم ڈوپڈ (Yb3 پلس) ریشوں کی حدود کو دور کرنے کے لیے، Maurer (R. Maurer) نے پہلی بار 1974 میں ڈبل پوش ریشوں کا تصور پیش کیا۔ اس کے بعد سے، یہ 1988 تک نہیں تھا، جب E. Snitzer اور دیگر نے کلیڈنگ پمپنگ ٹیکنالوجی کی تجویز پیش کی [3]، کہ ہائی پاور Yb-doped فائبر لیزرز/ایمپلیفائر تیزی سے تیار ہوئے۔

ایک ڈبل پوش فائبر ایک خاص ڈھانچہ والا آپٹیکل فائبر ہے جو روایتی فائبر میں ایک اندرونی کلیڈنگ پرت کو جوڑتا ہے، جس میں کوٹنگ کی پرت، ایک اندرونی کلڈیڈنگ پرت، ایک بیرونی کلیڈنگ پرت، اور ایک ڈوپڈ فائبر کور ہوتا ہے۔ کلیڈنگ پمپنگ ٹکنالوجی ڈبل پوش فائبر پر مبنی ہے، جس کا بنیادی مقصد ملٹی موڈ پمپ کی روشنی کو اندرونی کلیڈنگ میں منتقل کرنے اور لیزر لائٹ کو کور میں منتقل کرنے کی اجازت دینا ہے، جس سے پمپنگ کی تبدیلی کی کارکردگی اور آؤٹ پٹ پاور فائبر لیزر کو بہت بہتر بنایا جائے گا۔ ڈبل پوش فائبر کا ڈھانچہ، اندرونی کلیڈنگ کی شکل، اور پمپ لائٹ کپلنگ کا طریقہ اس ٹیکنالوجی کی کلید ہیں۔

ڈبل پوش فائبر کا بنیادی حصہ سلکان ڈائی آکسائیڈ (SiO2) پر مشتمل ہوتا ہے جس میں نایاب زمینی عناصر کے ساتھ ڈوپ ہوتا ہے، جو کہ فائبر لیزر میں لیزر سگنل کا لیزر میڈیم اور ٹرانسمیشن چینل دونوں ہے، کام کرنے والی طول موج کے مطابق۔ ٹرانسورس سائز (روایتی کور کے قطر کا دسیوں گنا) اور اندرونی کلیڈنگ کا عددی یپرچر کور کے مقابلے میں بہت بڑا ہے، اور ریفریکٹیو انڈیکس کور سے چھوٹا ہے، جو لیزر لائٹ کے پھیلاؤ کو مکمل طور پر محدود کرتا ہے۔ کور کے اندر. اس سے کور اور بیرونی کلیڈنگ کے درمیان ایک بڑا کراس سیکشنل، بڑا عددی یپرچر آپٹیکل ویو گائیڈ بناتا ہے، جو بڑے عددی یپرچر، بڑے کراس سیکشنل اور ملٹی موڈ ہائی پاور پمپ لائٹ کو فائبر میں جوڑنے اور اندر کی ترسیل تک محدود رکھنے کی اجازت دیتا ہے۔ بازی کے بغیر اندرونی کلیڈنگ، ہائی پاور ڈینسٹی آپٹیکل پمپنگ کی دیکھ بھال میں سہولت فراہم کرتی ہے۔ بیرونی کلیڈنگ ایک پولیمر مواد پر مشتمل ہوتی ہے جس میں اندرونی کلیڈنگ سے چھوٹا ریفریکٹیو انڈیکس ہوتا ہے۔ سب سے باہر کی تہہ ایک حفاظتی تہہ ہے جو نامیاتی مواد پر مشتمل ہے۔ ڈبل پوش فائبر کا پمپڈ لائٹ سے جوڑنے کا علاقہ روایتی سنگل موڈ ریشوں کے برعکس اندرونی کلیڈنگ کے سائز سے متعین ہوتا ہے، جس کا تعین صرف کور سے ہوتا ہے۔ ایک طرف، یہ انسانی فائبر لیزر کی پاور کپلنگ کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے، جس سے پمپ کی روشنی لیزر کے اخراج کے لیے ڈوپڈ آئنوں کو اکسانے کے لیے کئی بار اندرونی کلیڈنگ سے گزرنے دیتی ہے۔ دوسری طرف، آؤٹ پٹ بیم کے معیار کا تعین فائبر کور کی نوعیت سے ہوتا ہے، اور اندرونی کلیڈنگ کا تعارف فائبر لیزر آؤٹ پٹ کے بیم کے معیار کو تباہ نہیں کرتا ہے۔

ابتدائی طور پر، ڈبل پوش ریشوں کی اندرونی کلیڈنگ بیلناکار طور پر سڈول اور گھڑنے میں نسبتاً آسان تھی اور پمپ لیزر ڈائیوڈ (LD) کی پگٹیل سے جوڑنا آسان تھا، لیکن اس کی کامل ہم آہنگی کے نتیجے میں پمپ کی روشنی کی بڑی تعداد میں سرپل شعاعیں نکلتی تھیں۔ اندرونی کلیڈنگ جو کور کے ذریعے جذب ہونے کے لیے کافی عکاسی کے بعد بھی کبھی بھی بنیادی علاقے تک نہیں پہنچی، تاکہ لمبے ریشوں کے باوجود بھی بڑی مقدار میں روشنی کا رساو باقی رہتا ہے، جس سے تبادلوں کی کارکردگی کو بہتر بنانا مشکل ہو جاتا ہے۔ اس وجہ سے، اندرونی کلیڈنگ کی بیلناکار ہم آہنگی کو توڑنا ضروری ہے۔

فوٹوونک کرسٹل فائبر

عام ڈبل پوش ریشوں میں، کور کی جیومیٹری آؤٹ پٹ لیزر پاور کا تعین کرتی ہے۔ عددی یپرچر آؤٹ پٹ لیزر کے بیم کے معیار کا تعین کرتا ہے۔ آپٹیکل ریشوں میں غیر لکیری اثرات، آپٹیکل نقصان اور دیگر جسمانی میکانزم کی حدود کی وجہ سے، بنیادی قطر کو بڑھانے کا واحد ذریعہ بڑے موڈ فیلڈ ڈبل کلیڈنگ فائبر میں ہائی پاور آؤٹ پٹ پر سنگل موڈ آپریشن کی مانگ کو پورا نہیں کر سکتا۔ فوٹوونک کرسٹل فائبرز (PCF) جیسے خصوصی ریشوں کا ظہور اس چیلنج کا ایک مؤثر تکنیکی حل فراہم کرتا ہے۔

فوٹوونک کرسٹل کا تصور سب سے پہلے E. Yablonovitch نے 19871 میں ایک، دو یا تین جہتوں میں مختلف ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹس کے ساتھ ایک متواتر ڈھانچے کے طور پر متعارف کرایا تھا جو روشنی کو فوٹوونک کنڈکشن بینڈ میں پھیلانے کی اجازت دیتا ہے اور فوٹوونک بینڈ گیپ میں روشنی کو پھیلانے سے روکتا ہے۔ پی بی جی)۔ PCFs دو جہتی فوٹوونک کرسٹل ہیں، جنہیں مائیکرو سٹرکچرڈ فائبر یا غیر محفوظ ریشے بھی کہا جاتا ہے، اور 1996 میں JC Knight et al۔ کل اندرونی عکاسی کے ساتھ روایتی ریشوں کی طرح روشنی کی رہنمائی کرنے والے میکانزم کے ساتھ پہلا PCF تیار کیا۔ 2005 کے بعد، بڑے موڈ فیلڈ PCFs کے ڈیزائن اور تیاری میں تنوع آنا شروع ہوا، جس میں مختلف شکلیں سامنے آئیں، جن میں لیکی چینل PCFs، چھڑی کے سائز کے PCFs، بڑے پچ PCFs اور ملٹی کور PCFs شامل ہیں۔ فائبر کے موڈ فیلڈ ایریا میں بھی اسی حساب سے اضافہ ہوتا رہا ہے۔

ظاہری شکل میں، PCFs روایتی سنگل موڈ ریشوں سے بہت ملتے جلتے ہیں، لیکن خوردبینی طور پر وہ پیچیدہ سوراخ والے ڈھانچے کی نمائش کرتے ہیں۔ یہ وہ ساختی خصوصیات ہیں جو PCFs کو روایتی ریشوں کے مقابلے میں منفرد اور بے مثال فوائد دیتی ہیں، جیسے کٹ آف فری سنگل موڈ ٹرانسمیشن، بڑے موڈ فیلڈ ایریا، ٹیون ایبل ڈسپریشن اور کم محدود نقصان، جو روایتی لیزرز کے بہت سے چیلنجوں پر قابو پا سکتے ہیں۔ . مثال کے طور پر، پی سی ایف ایک بڑے موڈ فیلڈ ایریا میں سنگل موڈ آپریشن حاصل کر سکتا ہے، بیم کے معیار کو یقینی بناتے ہوئے، فائبر میں لیزر پاور کی کثافت کو نمایاں طور پر کم کرتا ہے، فائبر میں غیر لکیری اثرات کو کم کرتا ہے اور فائبر کے نقصان کی حد کو بڑھاتا ہے۔ یہ ایک بڑا عددی یپرچر حاصل کر سکتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ زیادہ پمپ آپٹیکل کپلنگ اور زیادہ پاور لیزر آؤٹ پٹ حاصل کیا جا سکتا ہے۔ اس نے اسے فائبر لیزرز میں ایک نئی تحقیق کا خاصہ بنا دیا ہے، جو ہائی پاور فائبر لیزرز کے اطلاق میں تیزی سے اہم کردار ادا کر رہا ہے۔

فائبر لیزر کی ایجاد

لیزر جو آپٹیکل ریشوں کو لیزر گین میڈیم کے طور پر استعمال کرتے ہیں انہیں فائبر لیزرز کہا جاتا ہے۔ لیزرز کی دیگر اقسام کی طرح، یہ تین حصوں پر مشتمل ہے: گین میڈیم، پمپ کا ذریعہ اور گونجنے والا گہا۔ فائبر لیزرز ایک فعال فائبر کا استعمال کرتے ہیں جس میں کور ڈوپڈ ہوتا ہے جس میں نایاب زمینی عناصر شامل ہوتے ہیں۔ ایک سیمی کنڈکٹر لیزر عام طور پر پمپ کے ذریعہ استعمال ہوتا ہے۔ گونجنے والی گہا عام طور پر عکاس آئینے، فائبر اینڈ سرفیسز، فائبر رنگ کے آئینے یا فائبر گریٹنگس پر مشتمل ہوتی ہے۔

فائبر لیزر کی ٹائم ڈومین خصوصیات کے مطابق، اسے مسلسل فائبر لیزر اور پلسڈ فائبر لیزر میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ گونجنے والی گہا کی ساخت کے مطابق، اسے لکیری گہا فائبر لیزر، تقسیم شدہ فیڈ بیک فائبر لیزر اور رنگ کیوٹی فائبر لیزر میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ گین فائبر اور پمپنگ کے مختلف طریقوں کے مطابق، اسے سنگل کلیڈنگ فائبر لیزر (فائبر کور پمپنگ) اور ڈبل کلیڈنگ فائبر لیزر (کلیڈنگ پمپنگ) میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔

1961 میں، Snitzer نے neodymium (Nd) - ڈوپڈ گلاس ویو گائیڈز میں لیزر تابکاری دریافت کی۔ 1966، کاؤ نے آپٹیکل ریشوں میں روشنی کی کشندگی کی بنیادی وجوہات کا تفصیل سے مطالعہ کیا اور ان اہم تکنیکی مسائل کی نشاندہی کی جن کو مواصلات میں آپٹیکل فائبر کے عملی استعمال کے لیے حل کرنے کی ضرورت ہے۔ 1970، USA میں کارننگ نے 20 dB/km سے کم توجہ کے ساتھ آپٹیکل فائبر تیار کیے، جس نے آپٹیکل کمیونیکیشنز اور آپٹو الیکٹرانکس کی صنعت کی ترقی کی بنیاد رکھی۔ اس نے آپٹیکل کمیونیکیشنز اور آپٹو الیکٹرانکس کی صنعتوں کی ترقی کی بنیاد رکھی۔ 1970 اور 1980 کی دہائیوں میں، سیمی کنڈکٹر لیزر ٹیکنالوجی کی پختگی اور تجارتی کاری نے فائبر لیزرز کی ترقی کے لیے ایک قابل اعتماد اور متنوع پمپ ذریعہ فراہم کیا۔ ایک ہی وقت میں، کیمیائی بخارات جمع کرنے کے طریقہ کار کی ترقی فائبر آپٹک کے ٹرانسمیشن نقصان کو مسلسل کم کرتی ہے۔ تنوع کی سمت میں فائبر لیزرز بھی تیزی سے ترقی کر رہے ہیں، ریشوں کو مختلف قسم کے نایاب زمینی عناصر کے ساتھ ڈوپ کیا گیا ہے، جیسے کہ ایربیم (Er3 پلس)، یٹربیئم (Yb3 پلس)، نیوڈیمیم (Nd3 پلس)، سماریم (Sm 3 پلس)، تھولیم (Tm3 پلس)، ہولمیم (Ho3 پلس)، پراسیوڈیمیم (Pr3 پلس)، ڈیسپروسیم (Dy3 پلس)، بسمتھ (Bi3 پلس) وغیرہ۔ ڈوپڈ آئنوں پر منحصر ہے، لیزر آؤٹ پٹ کی مختلف طول موج حاصل کی جا سکتی ہے۔ مختلف ایپلی کیشنز کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے۔

ہائی پاور فائبر لیزرز کی خصوصیات

ہائی پاور فائبر لیزرز کے فوائد درج ذیل ہیں۔

(1) بیم کا اچھا معیار۔ آپٹیکل فائبر کا ویو گائیڈ ڈھانچہ ایک واحد ٹرانسورس موڈ آؤٹ پٹ حاصل کرنا آسان بناتا ہے، اور اعلی چمک لیزر آؤٹ پٹ حاصل کرنے کے لیے بیرونی عوامل کا اثر بہت کم ہے۔

(2) اعلی کارکردگی۔ فائبر لیزر اخراج طول موج کا انتخاب کرکے اور پمپ کے ذریعہ کے لئے سیمی کنڈکٹر لیزر کے ڈوپڈ نادر زمین عناصر جذب خصوصیات، آپ کو ایک بہت زیادہ روشنی ایک روشنی تبادلوں کی کارکردگی حاصل کر سکتے ہیں. یٹربیم ڈوپڈ ہائی پاور فائبر لیزرز کے لیے، عام طور پر 915nm یا 975nm سیمی کنڈکٹر لیزرز کا انتخاب کریں، Yb3 پلس کی سادہ توانائی کی سطح کی ساخت کی وجہ سے، اپ کنورژن، پرجوش حالت میں جذب اور ارتکاز کے پھٹنے کا امکان کم ہوتا ہے، فلوروسینس لائف طویل ہوتی ہے اور توانائی کو مؤثر طریقے سے ذخیرہ کر سکتی ہے۔ ہائی پاور آپریشن کے لئے. کمرشل فائبر لیزرز کی مجموعی الیکٹرو آپٹیکل کارکردگی 25 فیصد تک زیادہ ہے، جو لاگت میں کمی، توانائی کی بچت اور ماحولیاتی تحفظ کے لیے سازگار ہے۔

(3) اچھی گرمی کی کھپت کی خصوصیات۔ فائبر لیزرز کو لیزر گین میڈیم کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے ایک پتلی، نایاب ارتھ عنصر ڈوپڈ فائبر کا استعمال کرتے ہوئے ایک بہت بڑے سطحی رقبہ سے حجم کے تناسب کے ساتھ۔ تقریبا 1000 بار ٹھوس بلاک لیزر، گرمی کی کھپت کی صلاحیت کے لحاظ سے ایک قدرتی فائدہ ہے. کم اور درمیانے درجے کے پاور کیسز کے لیے فائبر کی کسی خاص کولنگ کی ضرورت نہیں ہے، اور ہائی پاور کیسز کے لیے واٹر کولنگ کا استعمال کیا جاتا ہے، جو عام طور پر سالڈ اسٹیٹ لیزرز میں پائے جانے والے تھرمل اثرات کی وجہ سے بیم کے معیار اور کارکردگی کے گرنے سے بھی مؤثر طریقے سے بچتا ہے۔

(4) کمپیکٹ ڈھانچہ، اعلی وشوسنییتا. چونکہ فائبر لیزر ایک چھوٹا اور لچکدار فائبر لیزر گین میڈیم کے طور پر استعمال کرتا ہے، یہ حجم کو کم کرنے اور اخراجات کو بچانے میں مدد کرتا ہے۔ پمپ سورس چھوٹے سائز میں بھی استعمال کیا جاتا ہے، ماڈیولر سیمی کنڈکٹر لیزرز میں آسان، تجارتی مصنوعات عام طور پر پگ ٹیل آؤٹ پٹ کے ساتھ دستیاب ہوتی ہیں، فائبر بریگ گریٹنگ اور دیگر فائبر آپٹک ڈیوائسز کے ساتھ مل کر، جب تک یہ آلات مکمل فائبر حاصل کرنے کے لیے ایک دوسرے کے ساتھ مل جاتے ہیں، ماحولیاتی خرابیوں سے استثنیٰ، اعلی استحکام کے ساتھ، دیکھ بھال کے وقت اور اخراجات کو بچا سکتا ہے۔

ہائی پاور فائبر لیزرز کے نقصانات بھی ہیں جن پر قابو پانا مشکل ہے: ایک غیر لکیری اثرات کا خطرہ ہے۔ فائبر لیزرز کی ویو گائیڈز کی جیومیٹری کی وجہ سے مختلف غیر لکیری اثرات کے لیے لمبی موثر لمبائی اور کم حد ہوتی ہے۔ کچھ نقصان دہ غیر لکیری اثرات جیسے پرجوش رامن سکیٹرنگ (SRS)، سیلف فیز ماڈیولیشن (SPM) وغیرہ، سپیکٹرم پر مرحلے کے اتار چڑھاؤ اور توانائی کی منتقلی کا سبب بن سکتے ہیں، یا لیزر سسٹم کو بھی نقصان پہنچا سکتے ہیں، جس سے ہائی پاور فائبر کی نشوونما کو محدود کیا جا سکتا ہے۔ لیزر دوسرا فوٹوون گہرا اثر ہے۔ پمپنگ کے وقت میں اضافے کے ساتھ، فوٹوون ڈارکننگ اثر نایاب زمین کے عنصر کے ڈوپڈ فائبر پاور کنورژن کی کارکردگی کے اعلی ڈوپنگ ارتکاز کا باعث بن سکتا ہے، جس سے ہائی پاور فائبر لیزرز کے طویل مدتی استحکام اور سروس لائف کو محدود کیا جا سکتا ہے، جو خاص طور پر واضح ہے۔ ytterbium-doped ہائی پاور فائبر لیزرز میں۔

ہائی برائٹنس فائبر کپلڈ سیمی کنڈکٹر لیزرز اور ڈبل پوش فائبر ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، آؤٹ پٹ پاور، آپٹیکل سے آپٹیکل تبادلوں کی کارکردگی اور ہائی پاور فائبر لیزرز کی بیم کوالٹی میں نمایاں طور پر ترقی ہوئی ہے۔ صنعتی پروسیسنگ میں، ریاست ہائے متحدہ امریکہ اپاچی فوٹوونکس (IPG Photonics)، Nufern (Nufern)، Nlight (Nlight) اور جرمنی ٹونگ ایکسپریس گروپ کو بنیادی طور پر توانائی کے ہتھیاروں، طویل فاصلے تک ٹیلی میٹری، LIDAR اور بہت زیادہ مانگ کرشن کی دیگر ایپلی کیشنز کی ہدایت کی جاتی ہے۔ مسلسل لہر، پلس لہر اعلی طاقت فائبر لیزر تحقیق اور ترقی پر تحقیقی یونٹس، ایک امیر مصنوعات لائنوں کا آغاز کیا. چین میں متعدد اکائیوں کی طرف سے بھی دلچسپ نتائج کی اطلاع دی گئی ہے، جن میں سنگھوا یونیورسٹی، نیشنل یونیورسٹی آف ڈیفنس ٹیکنالوجی، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے شنگھائی انسٹی ٹیوٹ آف آپٹکس اینڈ پریسجن مشینری اور چائنا ایرو اسپیس سائنس کے چوتھے ریسرچ انسٹی ٹیوٹ اور انڈسٹری کارپوریشن۔

فائبر لیزر پاور بڑھانے کی ٹیکنالوجی

فائبر لیزر میں غیر لکیری اثرات، تھرمل اثرات اور مادی نقصان کی حد کی حدود کی وجہ سے، ایک ہی فائبر لیزر کی آؤٹ پٹ پاور ایک خاص حد تک محدود ہے، اور جیسے جیسے طاقت بڑھتی ہے، بیم کا معیار بتدریج کم ہوتا جاتا ہے، جس کے لیے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے۔ موڈ کنٹرول ٹیکنالوجی اور بیم کے معیار کو بہتر بنانے کے لیے نئے فائبر کے ایک خاص ڈھانچے کا ڈیزائن۔ Dawson (JW Dawson) et al نے نظریاتی طور پر کسی ایک فائبر کی آؤٹ پٹ پاور کی حد کا تجزیہ کیا اور حساب لگایا کہ براڈ بینڈ فائبر لیزرز میں ایک واحد فائبر 36 کلو واٹ کی زیادہ سے زیادہ طاقت حاصل کر سکتا ہے نزلہ بازی کی حد لیزر آؤٹ پٹ کے قریب، جبکہ تنگ لائن وڈتھ فائبر لیزرز کے لیے، زیادہ سے زیادہ طاقت 2 کلو واٹ ہے۔ فائبر لیزر اور یمپلیفائر کی آؤٹ پٹ پاور کو مزید بڑھانے کے لیے، مربوط ترکیب ٹیکنالوجی کے ذریعے متعدد فائبر لیزرز کی پاور سنتھیسز ایک موثر طریقہ ہے۔ حالیہ برسوں میں یہ ایک بین الاقوامی تحقیق کا مرکز بن گیا ہے۔

ہم آہنگ ترکیب کو ایک خاص مستقل مزاجی کے ساتھ ہر لیزر بیم کے مرحلے، تعدد اور پولرائزیشن کو کنٹرول کرکے حاصل کیا جاتا ہے، تاکہ یہ ہم آہنگی کی حالت کو پورا کرے اور یکساں فیز لاک آؤٹ پٹ حاصل کرے، جو سادہ غیر مربوط سے کہیں زیادہ چوٹی کی شدت حاصل کرسکتا ہے۔ superposition اور اچھے بیم کے معیار کو برقرار رکھنے. مربوط ترکیب کی ٹیکنالوجی کی ترقی کی تاریخ تقریباً اتنی لمبی ہے جتنی کہ خود لیزرز کی تاریخ ہے، اور اس میں مختلف قسم کے گیس لیزرز، کیمیکل لیزرز، سیمی کنڈکٹر لیزرز، سالڈ سٹیٹ لیزرز وغیرہ شامل ہیں۔ تاہم، مختلف آلات کی ناپختگی کی وجہ سے ابتدائی دنوں میں، مربوط ترکیب کی ٹیکنالوجی کے ذریعے حاصل کیے گئے تجرباتی نتائج اس وقت متعلقہ سنگل لنک لیزر کی زیادہ سے زیادہ آؤٹ پٹ پاور سے نہیں ٹوٹے تھے، اس لیے اثر زیادہ واضح نہیں تھا۔ 1990 کی دہائی کے بعد سے، فائبر لیزرز کی آمد سے مربوط ترکیب کی تکنیکوں کی تیزی سے ترقی ہوئی۔ فائبر لیزرز کے منفرد فوائد اور سیکڑوں کلو واٹ کے حکمت عملی کے استعمال کی ضرورت کے علاوہ، کئی آلات (یعنی فائبر کون کپلر، ملٹی کور فائبرز، فیز ماڈیولٹرز کے ساتھ pigtails اور acousto-optical فریکوئنسی شفٹرز وغیرہ) نے ایک کردار ادا کیا ہے۔ فائبر آپٹک مواصلات کے تجارتی رول آؤٹ میں اہم کردار۔ فائبر کون کپلر اور ملٹی کور فائبر لیزر انرجی انجیکشن کپلنگ اور سوئفٹ ویو کپلنگ پر مبنی غیر فعال فیز کنٹرول کی سہولت فراہم کرتے ہیں، جبکہ پگٹیلز اور ایکوسٹو آپٹیکل فریکوئنسی شفٹرز والے فیز ماڈیولر میگاہرٹز کنٹرول بینڈوڈتھ کے ساتھ فعال فیز کنٹرول کو فعال کرتے ہیں، جو فیز کے اتار چڑھاو کو کنٹرول کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اعلی طاقت کے حالات اور فیز لاک آؤٹ پٹس حاصل کریں۔ محققین نے متعدد مخصوص مربوط ترکیب کی اسکیمیں تجویز کی ہیں۔

سپیکٹرل ترکیب ایک غیر مربوط ترکیب کی تکنیک ہے جو ایک ہی یپرچر میں ایک سے زیادہ ذیلی بیموں کو الگ کرنے کے لیے ایک یا زیادہ ڈفریکشن گریٹنگز کا استعمال کرتی ہے، جس کے نتیجے میں اچھے بیم کوالٹی کے ساتھ ایک ہی یپرچر آؤٹ پٹ ہوتا ہے۔ فائبر لیزرز کی سپیکٹرل ترکیب Yb-doped فائبر لیزرز کی وسیع گین بینڈوتھ کا مکمل استعمال کر سکتی ہے تاکہ واحد فائبر لیزر کی محدود آؤٹ پٹ پاور کی تلافی ہو سکے۔