Laser de modo único versus laser multimodo

Definição

A diferença essencial entre um laser monomodo e um laser multimodo é que existe um e apenas um modo no feixe de saída de um laser monomodo, enquanto existem vários modos no modo de feixe de saída de um laser multimodo. Assim, podemos julgar se o laser é monomodo ou multimodo por M2 (qualidade do feixe). De acordo com a diferença do M2, o laser pode ser dividido em 3 tipos. O laser com M2＜1.3 é um laser de modo único puro, M2 entre 1,3 e 2.0 é um laser quase monomodo, enquanto M2>2.0 é considerado um laser multimodo. Assim, podemos julgar se o laser é monomodo ou multimodo por M2 (qualidade do feixe). De acordo com a diferença do M2, o laser pode ser dividido em 3 tipos. O laser com M2＜1.3 é um laser de modo único puro, M2 entre 1,3 e 2.0 é um laser quase monomodo, enquanto M2>2.0 é considerado um laser multimodo.

Diferença

Os diferentes modos afetarão diretamente a distribuição espacial da energia. Do ponto de vista da distribuição de energia, o laser monomodo apresenta uma distribuição gaussiana típica, enquanto o laser multimodo apresenta uma distribuição típica do tipo plano, onde a energia é relativamente média e é composta por múltiplos modos sobrepostos, de modo que a qualidade do feixe não é tão boa quanto a de um modo único. A energia de um laser monomodo é relativamente concentrada. Depois que a mesma potência do laser é focada pelo mesmo sistema óptico, a energia de um laser monomodo no ponto focal é muito maior do que a de um laser multimodo. Ao comparar a qualidade do feixe, o diâmetro do ponto de foco (ou desfocagem), a divergência e a densidade de potência do foco (ou desfocagem), pode-se ver que os lasers monomodo são melhores que os lasers multimodo entre essas especificações. Além do mais, devido à existência de modos de ordem superior nos lasers multimodo, em comparação com os lasers monomodo, o laser multimodo tem maior dispersão e mais perda de energia. Portanto, os lasers multimodo não são uma boa escolha para transmissão de longa distância.

Vantagens e Desvantagens

No entanto, um laser monomodo não é superior a um laser multimodo em alguns aspectos. O núcleo da fibra de um laser monomodo tradicional é muito fino e seu diâmetro é muito pequeno (geralmente inferior a 10 μm). O limite de dano da fibra óptica é muito baixo, por isso é difícil suportar uma onda de luz de grande energia. O laser de fibra precisa do laser de sinal e da luz da bomba para transmitir no núcleo ao mesmo tempo, então a potência de saída do laser de fibra é muito baixa e a área final da fibra é pequena, por isso é difícil realizar o acoplamento da luz da bomba, o que torna a eficiência de conversão óptica para óptica do laser de fibra muito baixa. Como o núcleo da fibra de um laser monomodo é fino, o efeito não linear de um laser monomodo é grande. Um laser multimodo aumenta o diâmetro do núcleo da fibra com base em um laser monomodo, de modo que haja vários modos na fibra e suporte a transmissão multimodo ao mesmo tempo. Após a superposição coerente de campos de modo múltiplo em um laser multimodo, a distribuição do campo de modo em todo o núcleo da fibra é relativamente plana, o que pode reduzir o efeito de autofocagem no processo de transmissão óptica. A distância de transmissão do sinal luminoso de alta potência na fibra pode ser relativamente longa e com alta estabilidade. O laser multimodo não apenas melhora o limite de dano, mas também reduz a densidade de potência do laser, aumentando a área da seção transversal da fibra, de modo a suprimir efetivamente o efeito não linear na fibra.

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