Laser Laser Οπτικών Οπτικών ΙνώνΙνών

Δημήτρης ΗλιόπουλοςΔημήτρης ΗλιόπουλοςΣεμινάριο Φυσικής 2009Σεμινάριο Φυσικής 2009Επιβλέπουσα Καθηγήτρια Επιβλέπουσα Καθηγήτρια : : Μακροπούλου Μακροπούλου ΜυρσίνηΜυρσίνη

Η φυσική των λέιζερΗ φυσική των λέιζερLaser = Light Amplification by the Stimulated Laser = Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation. Emission of Radiation.

Η΄ αλλιώς ενίσχυση φωτός με εξαναγκασμένη Η΄ αλλιώς ενίσχυση φωτός με εξαναγκασμένη εκπομπή ακτινοβολίας.εκπομπή ακτινοβολίας.

Light Amplification Light Amplification = Ενίσχυση φωτός σημαίνει = Ενίσχυση φωτός σημαίνει απλά «να γίνει περισσότερο από το ίδιο το απλά «να γίνει περισσότερο από το ίδιο το φως», όπως ακριβώς ο ενισχυτής ήχου κάνει φως», όπως ακριβώς ο ενισχυτής ήχου κάνει τον ίδιο ήχο δυνατότερο.τον ίδιο ήχο δυνατότερο.

Stimulated EmissionStimulated Emission = Διεγειρόμενη εκπομπή = Διεγειρόμενη εκπομπή..

Laser light - a special Laser light - a special wavewave

Οι ακτίνες λέιζερ έχουν τις Οι ακτίνες λέιζερ έχουν τις ακόλουθες ασυνήθιστες ιδιότητες: ακόλουθες ασυνήθιστες ιδιότητες:

ΜονοχρωματικότηταΜονοχρωματικότηταΚατευθυντικότηταΚατευθυντικότηταΣύμφωνη ακτινοβολίαΣύμφωνη ακτινοβολίαΛαμπρότηταΛαμπρότητα

Για να έχουμε Για να έχουμε LaserLaser πρέπει να πρέπει να έχουμε…έχουμε…

… … ενεργό μέσο που να εκπέμπει ενεργό μέσο που να εκπέμπει ακτινοβολίαακτινοβολία……αντιστροφή πληθυσμών μέσα στο ενεργό αντιστροφή πληθυσμών μέσα στο ενεργό υλικόυλικό

……ενεργό υλικό κατάλληλων ενεργειακών επιπέδων ενεργό υλικό κατάλληλων ενεργειακών επιπέδων που συνδέονται με τη μετάβαση που συνδέονται με τη μετάβαση laser laser για άντλησηγια άντληση

……οπτική ανατροφοδότηση στα άκρα του οπτική ανατροφοδότηση στα άκρα του ενεργού υλικούενεργού υλικού

Laser Laser Οπτικών ΙνώνΟπτικών ΙνώνΑνήκει στην κατηγορία Ανήκει στην κατηγορία laser laser μονωτών με μονωτών με προσμείξειςπροσμείξειςΤο Το ενεργό μέσοενεργό μέσο αποτελείται από μια αποτελείται από μια οπτική ίνα ενισχυμένη με ιόντα σπανίων οπτική ίνα ενισχυμένη με ιόντα σπανίων γαιών όπως το έρβιο (γαιών όπως το έρβιο (ErEr 3 +), το νεοδύμιο 3 +), το νεοδύμιο ((NdNd 3 +), το υττέρβιο ( 3 +), το υττέρβιο (YB 3 +YB 3 +), το θούλιο ), το θούλιο ((TmTm 3 +) ή το πρασεοδύμιο ( 3 +) ή το πρασεοδύμιο (PrPr 3 +) 3 +)Η Η οπτική κοιλότηταοπτική κοιλότητα δημιουργείται με δημιουργείται με την τοποθέτηση διηλεκτρικών κατόπτρων την τοποθέτηση διηλεκτρικών κατόπτρων στις τερματικές επιφάνειες της ίναςστις τερματικές επιφάνειες της ίνας

……Laser Laser Οπτικών ΙνώνΟπτικών ΙνώνΜία ή περισσότερες δίοδοι λέιζερ Μία ή περισσότερες δίοδοι λέιζερ χρησιμοποιούνται για την χρησιμοποιούνται για την άντληση άντληση φωτόςφωτός

Χρησιμοποιείται εξωτερικός, χωρίς Χρησιμοποιείται εξωτερικός, χωρίς προσμείξεις, πολύ μεγαλύτερος πυρήνας για προσμείξεις, πολύ μεγαλύτερος πυρήνας για τη συλλογή του φωτός της αντλούσας πηγήςτη συλλογή του φωτός της αντλούσας πηγής

Ενέργεια από πηγή σταθερής Ενέργεια από πηγή σταθερής κατάστασης συνδυάζεται μέσα στην κατάστασης συνδυάζεται μέσα στην επένδυση της ίνας, κατευθύνεται στον επένδυση της ίνας, κατευθύνεται στον πυρήνα και αντλεί το υλικό ενίσχυσης πυρήνα και αντλεί το υλικό ενίσχυσης

……Laser Laser Οπτικών ΙνώνΟπτικών ΙνώνΑπό τα πιο κοινά είδη είναι τα έρβιο-ενισχυμένα Από τα πιο κοινά είδη είναι τα έρβιο-ενισχυμένα λέιζερ ινών. Σε μια κανονική οπτική ίνα από γυαλί λέιζερ ινών. Σε μια κανονική οπτική ίνα από γυαλί πυριτίου, προσθέτουμε πολύ μικρά ποσά σπάνιων πυριτίου, προσθέτουμε πολύ μικρά ποσά σπάνιων γαιών από το στοιχείο έρβιο. Τα μικρά σωματίδια γαιών από το στοιχείο έρβιο. Τα μικρά σωματίδια από έρβιο αναμειγνύονται στον πυρήνα της ίνας. από έρβιο αναμειγνύονται στον πυρήνα της ίνας. Αυτή η διαδικασία υλοποίησης των μικρών ποσών Αυτή η διαδικασία υλοποίησης των μικρών ποσών ονομάζεται ονομάζεται ντόπινγκντόπινγκ..Ο λόγος που χρησιμοποιούμε έρβιο είναι επειδή τα Ο λόγος που χρησιμοποιούμε έρβιο είναι επειδή τα άτομά του έχουν πολύ χρήσιμα ενεργειακά επίπεδα.άτομά του έχουν πολύ χρήσιμα ενεργειακά επίπεδα.Υπάρχει ένα ενεργειακό Υπάρχει ένα ενεργειακό επίπεδο που μπορεί να επίπεδο που μπορεί να απορροφήσει φωτόνια απορροφήσει φωτόνια μήκους κύματος της τάξεως μήκους κύματος της τάξεως των 980 των 980nmnm και αυτά τότε και αυτά τότε εξασθενούν σε μια μετα- εξασθενούν σε μια μετα- σταθερή κατάσταση που σταθερή κατάσταση που ισοδυναμεί με 1550ισοδυναμεί με 1550nmnm. .

ΔΙΑΤΑΞΗ ΔΙΑΤΑΞΗ FIBER LASERFIBER LASER

Σχήμα 1Σχήμα 1

Διάταξη Διάταξη laser laser ινώνινώνΤο φως αντλείται από την αριστερή πλευρά μέσω ενός Το φως αντλείται από την αριστερή πλευρά μέσω ενός διχρωματικού κατόπτρου και κατευθύνεται στο επίκεντρο της διχρωματικού κατόπτρου και κατευθύνεται στο επίκεντρο της ενισχυμένης ίνας. Το παραγόμενο φως κατευθύνεται στη δεξιά ενισχυμένης ίνας. Το παραγόμενο φως κατευθύνεται στη δεξιά πλευρά.πλευρά.

FIBER LASER RESONATORSFIBER LASER RESONATORS(κοιλότητες συντονισμού)(κοιλότητες συντονισμού)

Γραμμικός Γραμμικός resonatorresonator → χρειάζεται → χρειάζεται διάφορα είδη κατόπτρων για το διάφορα είδη κατόπτρων για το σχηματισμό τουσχηματισμό τουFiber ring laser (Fiber ring laser (σχήμα δαχτυλιδιούσχήμα δαχτυλιδιού))

Διηλεκτρικά Κάτοπτρα (σχ. 1)Διηλεκτρικά Κάτοπτρα (σχ. 1)

Ανάκλαση Ανάκλαση Fresnel Fresnel από γυμνό άκρο ίνας (σχ. 2) από γυμνό άκρο ίνας (σχ. 2) ( για μεγαλύτερη ανακλαστικότητα γίνεται ( για μεγαλύτερη ανακλαστικότητα γίνεται

διχρωματική επίστρωση τουδιχρωματική επίστρωση του γυμνού άκρου )γυμνού άκρου )

Σχήμα 2

Σχήμα 2

Bragg Bragg φράγματα ινών (σχ. 3)φράγματα ινών (σχ. 3)

Σχετικά εύκολη κατασκευήΣχετικά εύκολη κατασκευήΜικρό μέγεθος(~Μικρό μέγεθος(~cm)cm)Συμβατά με την οπτική τεχνολογίαΣυμβατά με την οπτική τεχνολογίαΑπομόνωση > 30Απομόνωση > 30dBdBΑπώλειες < 0.2Απώλειες < 0.2dBdBΑντοχή σε θερμοκρασία > 100 βαθμούς Αντοχή σε θερμοκρασία > 100 βαθμούς CCΚατασκευή σε οποιοδήποτε μήκος κύματοςΚατασκευή σε οποιοδήποτε μήκος κύματοςΡυθμισμένα με θερμοκρασιακό έλεγχο ή πιεζοηλεκτρικές διατάξειςΡυθμισμένα με θερμοκρασιακό έλεγχο ή πιεζοηλεκτρικές διατάξεις

Σχήμα 3

Ευθυγράμμιση φωτός που εξέρχεται Ευθυγράμμιση φωτός που εξέρχεται της ίνας μέσω φακών (σχ. 4)της ίνας μέσω φακών (σχ. 4)

Κάτοπτρο από βρόγχο ίναςΚάτοπτρο από βρόγχο ίνας (σχ. 5)(σχ. 5)Σχήμα 4

Σχήμα 5

ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ LASER LASER ΙΝΩΝΙΝΩΝ

High-power Fiber LasersHigh-power Fiber LasersUpconversion Fiber LasersUpconversion Fiber LasersNarrow-linewidth Fiber LasersNarrow-linewidth Fiber LasersQ-switched Fiber LasersQ-switched Fiber LasersMode-locked Fiber LasersMode-locked Fiber LasersRaman Fiber LasersRaman Fiber LasersFiber Lasers with Semiconductor Fiber Lasers with Semiconductor Optical AmplifiersOptical Amplifiers

High-power Fiber High-power Fiber LasersLasers

• Δημιουργούνται με σπανίων γαιών Δημιουργούνται με σπανίων γαιών διπλό-ενισχυμένεςδιπλό-ενισχυμένες ίνες οι οποίες ίνες οι οποίες αντλούνται με υψηλής ισχύος διοδικές αντλούνται με υψηλής ισχύος διοδικές ράβδους ή άλλα είδη διοδικών λέιζερ.ράβδους ή άλλα είδη διοδικών λέιζερ.

• Το αντλούμενο φως Το αντλούμενο φως ξεκινάει από την ξεκινάει από την εσωτερική επένδυσηεσωτερική επένδυση και όχι στον και όχι στον (πολύ μικρότερο) πυρήνα της ίνας (πολύ μικρότερο) πυρήνα της ίνας μέσα στον οποίο δημιουργείται.μέσα στον οποίο δημιουργείται.

• Η φωτεινότητα της παραγωγής του Η φωτεινότητα της παραγωγής του λέιζερ ινών μπορεί να είναι τάξεις λέιζερ ινών μπορεί να είναι τάξεις μεγέθους υψηλότερη από εκείνη της μεγέθους υψηλότερη από εκείνη της αντλίας φωτός, έστω και αν η ισχύς αντλίας φωτός, έστω και αν η ισχύς εξόδου είναι αρκετά μικρότερη (άνω εξόδου είναι αρκετά μικρότερη (άνω του 50%-80% αποδόσεις ισχύος).του 50%-80% αποδόσεις ισχύος).

• Για πυρήνες μέχρι της τάξης των Για πυρήνες μέχρι της τάξης των μερικών χιλιάδων μμερικών χιλιάδων μmm, είναι εφικτό να , είναι εφικτό να έχουμε έναν ενιαίο πυρήνα.έχουμε έναν ενιαίο πυρήνα.

Upconversion Fiber Upconversion Fiber LasersLasers

• Δύο ή περισσότερες αντλίες φωτονίων Δύο ή περισσότερες αντλίες φωτονίων χρησιμοποιούνταιχρησιμοποιούνται

για τη για τη μεταφορά ενός λέιζερ ιόντων μεταφορά ενός λέιζερ ιόντων σε εξαιρετικά ανώτεροσε εξαιρετικά ανώτεροεπίπεδοεπίπεδο, έτσι ώστε η ενέργεια λέιζερ , έτσι ώστε η ενέργεια λέιζερ φωτονίου μπορεί να φωτονίου μπορεί να είναι μεγαλύτερη από εκείνη της πηγής είναι μεγαλύτερη από εκείνη της πηγής

• Τα πρώτα Τα πρώτα upconversionupconversion λέιζερ λέιζερ δημιουργήθηκαν με δημιουργήθηκαν με ακατέργαστους ακατέργαστους κρυστάλλουςκρυστάλλους οι οποίοι συχνά έπρεπε να οι οποίοι συχνά έπρεπε να ψύχονται σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, ψύχονται σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, κάνοντας τα συστήματα μη πρακτικά. κάνοντας τα συστήματα μη πρακτικά. Ωστόσο, σημαντική πρόοδος έχει Ωστόσο, σημαντική πρόοδος έχει επιτευχθεί επιτευχθεί π.χ. με π.χ. με ErEr: : YLiFYLiF 4 και 4 και ErEr: : LiLuFLiLuF 4 4 κρυστάλλους, δημιουργώντας σχετικά κρυστάλλους, δημιουργώντας σχετικά υψηλής ισχύος πράσινο φως σε υψηλής ισχύος πράσινο φως σε θερμοκρασία δωματίου.θερμοκρασία δωματίου.

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΙΝΩΝΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΙΝΩΝΚαθώς οι ίνες Καθώς οι ίνες μπορούν να συσπειρώνονταιμπορούν να συσπειρώνονται και το φως που διαδίδουν και το φως που διαδίδουν είναι είναι καλά προστατευμένοκαλά προστατευμένο από το περιβάλλον, τα από το περιβάλλον, τα fiberfiber λέιζερ μπορούν λέιζερ μπορούν να έχουν μια συμπαγή και στιβαρή εγκατάσταση, υπό την προϋπόθεση ότι να έχουν μια συμπαγή και στιβαρή εγκατάσταση, υπό την προϋπόθεση ότι το σύνολο του λέιζερ το σύνολο του λέιζερ resonatorresonator είναι χτισμένο μόνο με ίνες είναι χτισμένο μόνο με ίνες ((allall--fiberfiber setupsetup), όπως τα φίλτρα περίθλασης οπτικών ινών (), όπως τα φίλτρα περίθλασης οπτικών ινών (fiberfiber BraggBragg gratingsgratings).).

Οι ίνες ως Οι ίνες ως gaingain mediamedia έχουν ένα μεγάλο εύρος ζώνης κέρδους που έχουν ένα μεγάλο εύρος ζώνης κέρδους που οφείλεται στις οφείλεται στις έντονα διευρυμένες μεταβάσεις του λέιζερ σε γυαλίέντονα διευρυμένες μεταβάσεις του λέιζερ σε γυαλί..

Οι μονότροπες ίνες αποδίδουν εύκολα Οι μονότροπες ίνες αποδίδουν εύκολα περιορισμένης περίθλασης περιορισμένης περίθλασης ποιοτικές δέσμεςποιοτικές δέσμες. Αυτό επιτυγχάνεται μερικές φορές και με ελαφρώς . Αυτό επιτυγχάνεται μερικές φορές και με ελαφρώς πολύτροπες ίνες.πολύτροπες ίνες.

Λόγω του υψηλού κέρδους αποδοτικότητας των ενισχυμένων ινών, τα Λόγω του υψηλού κέρδους αποδοτικότητας των ενισχυμένων ινών, τα fiberfiber λέιζερ έχουν τη δυνατότητα να λειτουργούν λέιζερ έχουν τη δυνατότητα να λειτουργούν με πολύ μικρή ισχύ με πολύ μικρή ισχύ άντλησηςάντλησης. Ενώ, είναι δυνατό να αποκτήσουν . Ενώ, είναι δυνατό να αποκτήσουν πολύ μεγάλης ισχύος πολύ μεγάλης ισχύος αποδόσειςαποδόσεις..

Και πάλι λόγω της καθοδήγησης, που επιτρέπει την άντληση υψηλής Και πάλι λόγω της καθοδήγησης, που επιτρέπει την άντληση υψηλής έντασης να εφαρμόζεται σε μεγάλα μήκη, τα έντασης να εφαρμόζεται σε μεγάλα μήκη, τα fiberfiber λέιζερ λέιζερ μπορούν να μπορούν να λειτουργήσουν ακόμη και σε πολύ λειτουργήσουν ακόμη και σε πολύ ““δύσκολες μεταβάσειςδύσκολες μεταβάσεις””. (Π.χ. . (Π.χ. λέιζερ λέιζερ upconversion).upconversion).

ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΙΝΩΝΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΙΝΩΝ

Όταν το φως της αντλίας πρέπει να ξεκινήσει από Όταν το φως της αντλίας πρέπει να ξεκινήσει από ελεύθερο χώρο σε έναν μονότροπο πυρήνα, η ελεύθερο χώρο σε έναν μονότροπο πυρήνα, η ευθυγράμμισηευθυγράμμιση είναι κρίσιμη. Αυτό το πρόβλημα μπορεί είναι κρίσιμη. Αυτό το πρόβλημα μπορεί να εξαλειφθεί με τη χρήση να εξαλειφθεί με τη χρήση fiberfiber--coupledcoupled pumppump diodesdiodes (διόδων συνδυασμένων με ίνες στην άντληση). (διόδων συνδυασμένων με ίνες στην άντληση). Οι περισσότερες ίνες εμφανίζουν μια πολύπλοκη Οι περισσότερες ίνες εμφανίζουν μια πολύπλοκη θερμοκρασία που εξαρτάται από την εξέλιξη της θερμοκρασία που εξαρτάται από την εξέλιξη της πόλωσηςπόλωσης, εκτός αν χρησιμοποιούνται ίνες, εκτός αν χρησιμοποιούνται ίνες που διατηρούν που διατηρούν την πόλωση ή την πόλωση ή FaradayFaraday rotatorsrotators. . Σε υψηλή ισχύ, υπάρχει κίνδυνος Σε υψηλή ισχύ, υπάρχει κίνδυνος βλάβης της ίναςβλάβης της ίνας ακόμα ακόμα και κάτω από τα πραγματικά όρια αντοχής του υλικού.και κάτω από τα πραγματικά όρια αντοχής του υλικού.Οι ίνες έχουν περιορισμένο κέρδος και απορρόφηση του Οι ίνες έχουν περιορισμένο κέρδος και απορρόφηση του αντλούμενου φωτός ανά μονάδα μήκους, με αποτέλεσμα αντλούμενου φωτός ανά μονάδα μήκους, με αποτέλεσμα να είναι δύσκολο να πραγματοποιήσουμε πολύ κοντούς να είναι δύσκολο να πραγματοποιήσουμε πολύ κοντούς resonatorsresonators..

Γιατί είναι χρήσιμα τα Γιατί είναι χρήσιμα τα Laser Laser ΙνώνΙνών

ΣταθεράΣταθερά– Δημιουργία δέσμης στο εσωτερικό της ίνας.Δημιουργία δέσμης στο εσωτερικό της ίνας.– Ασφαλής μεταφορά δέσμης μέσα σε ίνα.Ασφαλής μεταφορά δέσμης μέσα σε ίνα.

Υψηλή ποιότητα ΔέσμηςΥψηλή ποιότητα Δέσμης– Περιορισμός δέσμης στον μικρό πυρήνα της ίνας.Περιορισμός δέσμης στον μικρό πυρήνα της ίνας.– Ευθύγραμμη δέσμη, συγκεντρωμένη σε μια μικρή κουκίδα.Ευθύγραμμη δέσμη, συγκεντρωμένη σε μια μικρή κουκίδα.– Όσο πιο μικρή είναι η κουκίδα τόσο μεγαλύτερη είναι η Όσο πιο μικρή είναι η κουκίδα τόσο μεγαλύτερη είναι η

αποτελεσματικότητα της δέσμης σε εφαρμογές κοπής.αποτελεσματικότητα της δέσμης σε εφαρμογές κοπής.

Υψηλή ΙσχύςΥψηλή Ισχύς– Συγκέντρωση από 1 Συγκέντρωση από 1 Watt Watt ισχύος π.χ. βλάβη στο δέρμα έως 1.000 ισχύος π.χ. βλάβη στο δέρμα έως 1.000 WattsWatts

ικανό να κόψει μια ίντσα χάλυβα.ικανό να κόψει μια ίντσα χάλυβα.

Αποτελεσματικά και ταχεία αποβολή θερμότηταςΑποτελεσματικά και ταχεία αποβολή θερμότητας– Μετατροπή μέχρι και 80% της ισχύος που εισάγεται από την πηγή Μετατροπή μέχρι και 80% της ισχύος που εισάγεται από την πηγή

άντλησης (καλύτερο για την κατανάλωση ρεύματος, αλλά λιγότερη άντλησης (καλύτερο για την κατανάλωση ρεύματος, αλλά λιγότερη ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα).ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα).

– Διάχυση θερμότητας σε όλο το μήκος της ίνας, προστασία της από το Διάχυση θερμότητας σε όλο το μήκος της ίνας, προστασία της από το σπάσιμο.σπάσιμο.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣΕΦΑΡΜΟΓΕΣΥλική επεξεργασίαΥλική επεξεργασίαΤηλεπικοινωνίες Τηλεπικοινωνίες ΦασματοσκοπίαΦασματοσκοπίαΙατρικήΙατρική

ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ ΣΤΙΣ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΝΕΣ ΣΤΙΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ

Τα τελευταία 20 χρόνια η οπτική ίνα θέτει νέα πρότυπα στις Τα τελευταία 20 χρόνια η οπτική ίνα θέτει νέα πρότυπα στις τηλεπικοινωνίεςτηλεπικοινωνίεςΤεράστιοι όγκοι δεδομένωνΤεράστιοι όγκοι δεδομένωνΗ βασική χημική αντίδραση από την οποία παράγεται το οπτικό Η βασική χημική αντίδραση από την οποία παράγεται το οπτικό γυαλί είναι: γυαλί είναι:

SiClSiCl44 (gas) + O (gas) + O22 ( SiO ( SiO22 (solid)) + 2Cl (solid)) + 2Cl22 (Υψηλή θερμοκρασία) (Υψηλή θερμοκρασία)GeClGeCl44 (gas) + O (gas) + O22 ( GeO ( GeO22 (solid)) + 2Cl (solid)) + 2Cl22 (Υψηλή θερμοκρασία) (Υψηλή θερμοκρασία)

……Στις τηλεπικοινωνίεςΣτις τηλεπικοινωνίεςΣτην άκρη της οπτικής ίνας τοποθετείται μία πηγή φωτός -μία Στην άκρη της οπτικής ίνας τοποθετείται μία πηγή φωτός -μία δίοδος laser ή ένα LΕD (Light Εmitting Diode)- και ένα φωτοκύτταροδίοδος laser ή ένα LΕD (Light Εmitting Diode)- και ένα φωτοκύτταροΤα bits της πληροφορίας που πρόκειται να μεταφερθούν Τα bits της πληροφορίας που πρόκειται να μεταφερθούν «μεταφράζονται» σε φωτεινούς παλμούς«μεταφράζονται» σε φωτεινούς παλμούς.. Είναι δυνατόν να τοποθετηθούν πολλαπλές πηγές laser, οι οποίες να Είναι δυνατόν να τοποθετηθούν πολλαπλές πηγές laser, οι οποίες να παράγουν φωτεινά σήματα με διαφορετικό χρώμα και όλος αυτός ο παράγουν φωτεινά σήματα με διαφορετικό χρώμα και όλος αυτός ο όγκος πληροφοριών να περάσει μέσα από την ίδια ίναόγκος πληροφοριών να περάσει μέσα από την ίδια ίναΌταν θπροσπτωσης > θκρίσιμηΌταν θπροσπτωσης > θκρίσιμη, το φως διαθλάται πίσω στο γυαλί , το φως διαθλάται πίσω στο γυαλί και δεν διαφεύγει στον αέρακαι δεν διαφεύγει στον αέραΈτσιΈτσι η ακτίνα διαδ η ακτίνα διαδίδεταιίδεται για πολλά χιλιόμετρα, με σχεδόν μηδενική για πολλά χιλιόμετρα, με σχεδόν μηδενική απώλειααπώλειαΟι μονότροπες (single - mode) οπτικές ίνες Οι μονότροπες (single - mode) οπτικές ίνες έχουν έχουν διάμετρο πυρήνα διάμετρο πυρήνα ~~ 10 μm 10 μm, ε, ενώ οι πολύτροπες 50 - 100 μm νώ οι πολύτροπες 50 - 100 μm

Οπτική ίνα διακριτού δείκτη (stepindex) Οπτική ίνα διακριτού δείκτη (stepindex)

μήκη κύματος από 850 nm έως 1300 nm

Οπτική ίνα βαθμιαίου δείκτη (gradedindex)Οπτική ίνα βαθμιαίου δείκτη (gradedindex)

μήκη κύματος από 850 nm έως 1300 nm

Μονότροπες οπτικές ίνες Μονότροπες οπτικές ίνες (singlemodefiberoptics)(singlemodefiberoptics)

μήκη κύματος μεταξύ 1310 και 1550 nm

Τα Τα laser laser ινών ενισχύουν την απόδοση, μειώνουν το κόστος ινών ενισχύουν την απόδοση, μειώνουν το κόστος και αντικαθιστούν τους πομπούς από παραδοσιακά διοδικά και αντικαθιστούν τους πομπούς από παραδοσιακά διοδικά lasers lasers στα στα wavelength division multiplexing (WDM) wavelength division multiplexing (WDM) δίκτυαδίκτυα

Είναι υψηλής ισχύος συσκευές με μικρές απώλειες από Είναι υψηλής ισχύος συσκευές με μικρές απώλειες από παρεμβολές, με μονής συχνότητας πολωμένη απόδοση και παρεμβολές, με μονής συχνότητας πολωμένη απόδοση και με υψηλή αναλογία σήματος προς θόρυβομε υψηλή αναλογία σήματος προς θόρυβο

Χρησιμοποιείται ένα Χρησιμοποιείται ένα Yb-laser Yb-laser ινών 977-ινών 977-nmnm του οποίου η του οποίου η παραγωγή παραδίδεται σε 8 επιμέρους παραγωγή παραδίδεται σε 8 επιμέρους Er-Yb laser Er-Yb laser ινών, ινών, που δημιουργούν έναν κόμβο 50 που δημιουργούν έναν κόμβο 50 GHz GHz διαχωρισμένου διαχωρισμένου μήκους κύματος συχνοτήτων (Σχ.1)μήκους κύματος συχνοτήτων (Σχ.1)

……Laser Laser ινών στις ινών στις ΤηλεπικοινωνίεςΤηλεπικοινωνίες

Το 977Το 977nmnm laser-laser-αντλία έχει κι αυτό το ίδιο χρησιμοποιήσει για αντλία έχει κι αυτό το ίδιο χρησιμοποιήσει για άντληση ένα φθηνό, ευρείας λωρίδας άντληση ένα φθηνό, ευρείας λωρίδας laserlaser διόδου 915 διόδου 915nmnmΠερίπου 1Περίπου 1W W ακτινοβολίαςακτινοβολίας 977nm 977nm βγαίνει από το βγαίνει από το laserlaser, αλλά οι , αλλά οι απώλειες στους 3-απώλειες στους 3-dB dB ζεύκτες στις ίνες του δέντρου μειώνουν ζεύκτες στις ίνες του δέντρου μειώνουν την ισχύ που παραδόθηκε στο κάθε ένα την ισχύ που παραδόθηκε στο κάθε ένα laser laser ινών σε 90ινών σε 90mWmWΥπό αυτές τις συνθήκες το καθένα από τα 8 Υπό αυτές τις συνθήκες το καθένα από τα 8 lasers lasers παράγει παράγει περίπου 21περίπου 21mWmW

LASER LASER ΙΝΩΝ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗΙΝΩΝ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗΜικροχειρουργική-Χειρουργική μαλακών Μικροχειρουργική-Χειρουργική μαλακών ιστώνιστών

Ταχεία τομή, εξαέρωση και πήξη των ιστών Ταχεία τομή, εξαέρωση και πήξη των ιστών Ιδανική πηγή υψηλής ισχύος με ακτινοβολία Ιδανική πηγή υψηλής ισχύος με ακτινοβολία laser laser 2μ2μmmThulium-fiber laser 100W- 1.94 Thulium-fiber laser 100W- 1.94 μμmm για την για την αντιμετώπιση της καλοήθους υπερπλασίαςαντιμετώπιση της καλοήθους υπερπλασίας

Διόρθωση Δερματικών παθήσεωνΔιόρθωση Δερματικών παθήσεωνErbium-fiber laser 1.5 Erbium-fiber laser 1.5 μμmm για χρήσεις στη δερματολογία για χρήσεις στη δερματολογία

Pain stimulation (Pain stimulation (Διέγερση πόνουΔιέγερση πόνου))Αναπτύχθηκε Αναπτύχθηκε Tm-silica-fiber laser Tm-silica-fiber laser από από 1.8 1.8 μεμε 2.05 µm 2.05 µm για για διέγερση των δερματικών νεύρων σε συνδυασμό με λειτουργική διέγερση των δερματικών νεύρων σε συνδυασμό με λειτουργική απεικόνισηαπεικόνιση (EEG, PET, and fMRI) (EEG, PET, and fMRI) για έρευνες σχετικές με τον για έρευνες σχετικές με τον ανθρώπινο πόνοανθρώπινο πόνο

……ΜικροχειρουργικήΜικροχειρουργικήΣτο «Στο «The Johns Hopkins The Johns Hopkins

School of Medicine School of Medicine (Baltimore, (Baltimore, MDMD)»)»,,αναφέρθηκαν τα αναφέρθηκαν τα πρώτα αποτελέσματα της πρώτα αποτελέσματα της χρήσηςχρήσης 110-W Tm-fiber 110-W Tm-fiber laserlaser που λειτουργεί στα που λειτουργεί στα 1.9 µm1.9 µm..Γρήγορη ατμοποίηση του Γρήγορη ατμοποίηση του ιστού του προστάτη με ιστού του προστάτη με ρυθμόρυθμό 0.83 ± 0.11 g/min 0.83 ± 0.11 g/min Ζώνη θερμικής πήξης τωνΖώνη θερμικής πήξης των 500 500 μεμε 2000 µm 2000 µm με με μεγάλες δυνατότητες στην μεγάλες δυνατότητες στην αιμόστασηαιμόσταση

Optical Coherence Tomography (OCT)Optical Coherence Tomography (OCT)Παλμικά Παλμικά laserlaser ινών κλίμακας από ινών κλίμακας από 1- 1- έωςέως 3- 3-µm µm συμπεριλαμβανομένων τωνσυμπεριλαμβανομένων των Yb-silica, Yb- Yb-silica, Yb-Er-silica, Er,Pr-ZBLAN (praseodymium-Er-silica, Er,Pr-ZBLAN (praseodymium-ZBLAN), ZBLAN), και των συνδυασμών τωνκαι των συνδυασμών των Yb,Er- Yb,Er-silica silica καικαι Tm-silica Tm-silica συστημάτωνσυστημάτωνOCT OCT πηγές λειτουργούν με πηγές λειτουργούν με ytterbium laserytterbium laser ινών τουινών του 1.3 µm, 1.3 µm, και παράγουν μέχρι και και παράγουν μέχρι και 500‑mW 500‑mW ισχύςισχύςΕίναι πιο συμπαγή, εύρωστα και προσιτά , Είναι πιο συμπαγή, εύρωστα και προσιτά , χωρίς ανάγκη οπτικής ευθυγράμμισηςχωρίς ανάγκη οπτικής ευθυγράμμισης

……OPTICAL COHERENCE OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY (OCT)TOMOGRAPHY (OCT)

Αυτό το πειραματικό υψηλής ευκρίνειας Αυτό το πειραματικό υψηλής ευκρίνειας OCT OCT σύστημα χρησιμοποιεί μια σύστημα χρησιμοποιεί μια allall--fiber Ramanfiber Raman συνεχή φωτεινή πηγή (συνεχούς κύματος συνεχή φωτεινή πηγή (συνεχούς κύματος υττέρβιο λέιζερ ινών) και υττέρβιο λέιζερ ινών) και broadbandbroadband ζεύκτες ζεύκτες για να βελτιστοποιήσει την ισχύ του δείγματοςγια να βελτιστοποιήσει την ισχύ του δείγματος

ΒιβλιογραφίαΒιβλιογραφία

http://www.rp-photonics.com/fiber_lasers.htmlhttp://www.rp-photonics.com/fiber_lasers.html Επιστημονική ΕγκυκλοπαίδειαΕπιστημονική Εγκυκλοπαίδειαhttp://www.orc.soton.ac.uk/61.htmlhttp://www.orc.soton.ac.uk/61.htmlhttp://www.wikipedia.comhttp://www.wikipedia.comhttphttp://://wwwwww..fiberfiber--opticsoptics..infoinfowww.photonics.comwww.photonics.comhttp://www.laserfocusworld.com/articles/http://www.laserfocusworld.com/articles/article_display.html?id=236187article_display.html?id=236187 Βιβλίο «ΟπτοηλεκτρονικήΒιβλίο «Οπτοηλεκτρονική μια εισαγωγή», μια εισαγωγή», John John Wilson, John HawkesWilson, John Hawkes

ΤΕΛΟΣΤΕΛΟΣ