Ласери и појачала са влакнима велике снаге

За посебно велике снаге, површина језгра мора бити довољно велика, јер ће интензитет светлости бити веома висок, а други разлог је тај што је однос омотача и површине језгра код двоструко обложених влакана велик, што резултира ниском апсорпцијом пумпе. Када је површина језгра реда величине неколико хиљада квадратних микрометара, изводљиво је користити једномодно језгро од влакна. Коришћењем мултимодног влакна, када је област режима релативно велика, може се добити излазни сноп доброг квалитета, а светлосни талас је углавном основни режим. (Побуђивање модова вишег реда је донекле могуће и намотавањем влакна, осим у случају јаког спајања модова при великим снагама) Како површина мода постаје већа, квалитет зрака више не може остати ограничен дифракцијом, већ упоређиван За нпр. штап ласере који раде при сличним интензитетима снаге, резултујући квалитет зрака је и даље прилично добар.

Постоји неколико опција за убризгавање светлости пумпе велике снаге. Најлакши начин је пумпање облоге директно на отвор за влакна. Ова метода не захтева посебне компоненте од влакана, али пумпа велике снаге светлости треба да се шири у ваздуху, посебно интерфејс ваздух-стакло, који је веома осетљив на прашину или неусклађеност. У многим случајевима, пожељно је користити диоду за пумпу спојену влакнима, тако да се светлост пумпе увек преноси у влакну. Друга опција је убацити светло пумпе у пасивно влакно (недопирано) и омотати пасивно влакно око допираног влакна тако да се светлост пумпе постепено преноси у допирано влакно. Постоје неки начини да се користи специјални уређај за комбиновање пумпи за спајање неких влакана пумпе и допираних сигналних влакана заједно. Постоје и друге методе засноване на бочно пумпаним калемовима влакана (ласери са фибер диск), или жлебовима у омотачу пумпе тако да се светлост пумпе може убризгати. Последња техника омогућава убризгавање светлости пумпе у више тачака, чиме се боље распоређује топлотно оптерећење.

Слика 2: Дијаграм подешавања појачивача са двоструким влакнима велике снаге са светлом пумпе која улази у порт за влакна кроз слободан простор. Интерфејс гасног стакла мора бити строго поравнат и чист.

Поређење између свих метода убризгавања светлости пумпе је компликовано јер су укључени многи аспекти: ефикасност преноса, губитак осветљености, лакоћа обраде, флексибилан рад, могуће рефлексије уназад, цурење светлости од језгра влакна до извора светлости пумпе, Задржите избор поларизације итд.
Иако је недавни развој оптичких уређаја велике снаге био веома брз, још увек постоје нека ограничења која ометају даљи развој:
Интензитет светлости оптичких уређаја велике снаге је знатно побољшан. Прагови материјалне штете сада се обично могу достићи. Због тога постоји потреба да се повећа област мода (влакна велике површине мода), али овај метод има ограничења када је потребан висок квалитет зрака.
Губитак снаге по јединици дужине достигао је ред од 100В/м, што је резултирало јаким топлотним ефектима у влакну. Употреба воденог хлађења може значајно побољшати снагу. Дужа влакна са нижим концентрацијама допинга се лакше хладе, али то повећава нелинеарне ефекте.
За влакна која нису строго једномодна, постоји модална нестабилност када је излазна снага већа од одређеног прага, обично неколико стотина вати. Нестабилности мода изазивају нагли пад квалитета зрака, што је ефекат топлотних решетки у влакну (које брзо осцилирају у простору).
Нелинеарност влакана утиче на многе аспекте. Чак и у ЦВ подешавању, Раманово појачање је толико високо (чак иу децибелима) да се значајан део снаге преноси на Стоксов талас дуже таласне дужине, који се не може појачати. Рад на једној фреквенцији је у великој мери ограничен стимулисаним Брилуеновом расејањем. Наравно, постоје неке методе мерења које могу ублажити овај ефекат у одређеној мери. Ултракратки импулси генерисани у ласерима са закључаним модом, само-фазна модулација ће произвести снажан ефекат ширења спектра на њих. Поред тога, постоје и други проблеми убризгавања нелинеарне поларизационе ротације.
Због горе наведених ограничења, уређаји са оптичким влакнима велике снаге се генерално не сматрају стриктно скалабилним уређајима за напајање, барем не изван досегног опсега снаге. (Претходна побољшања нису постигнута скалирањем једне снаге, већ побољшаним дизајном влакана и диодама пумпе.) Ово има важне последице када се упореди технологија оптичког ласера ​​са ласерима са танким диском. Детаљније је описано у уносу Ласер Повер Цалибратион.
Чак и без стварног скалирања снаге, много се може урадити на побољшању ласерских подешавања велике снаге. С једне стране, неопходно је побољшати дизајн влакана, као што је коришћење велике површине модова влакана и једномодног вођења, што се обично постиже коришћењем фотонских кристалних влакана. Многе компоненте влакана су веома важне, као што су специјалне спојнице за пумпе, конуси влакана за повезивање влакана различитих величина и специјални уређаји за хлађење влакана. Када се достигне граница снаге одређеног влакна, композитни снопови су још једна опција, а постоје одговарајућа подешавања влакана за имплементацију ове технике. За системе појачавача ултракратких импулса, постоје многи приступи за смањење или чак делимично искоришћавање нелинеарних ефеката оптичких влакана, као што је проширење спектра и накнадна компресија импулса.