Láser monomodo versus láser multimodo

Definición

La diferencia esencial entre un láser monomodo y un láser multimodo es que hay un solo modo en el haz de salida de un láser monomodo, mientras que hay múltiples modos en el modo de haz de salida de un láser multimodo. Por lo tanto, podemos juzgar si el láser es monomodo o multimodo mediante M2 (calidad del haz). Según la diferencia de M2, el láser se puede dividir en 3 tipos. El láser con M2<1.3 es un láser monomodo puro, M2 entre 1.3 y 2.0 es un láser casi monomodo, mientras que M2>2.0 se considera un láser multimodo. La diferencia esencial entre un láser monomodo y un láser multimodo es que hay un solo modo en el haz de salida de un láser monomodo, mientras que hay múltiples modos en el modo de haz de salida de un láser multimodo. Por lo tanto, podemos juzgar si el láser es monomodo o multimodo mediante M2 (calidad del haz). Según la diferencia de M2, el láser se puede dividir en 3 tipos. El láser con M2<1.3 es un láser monomodo puro, M2 entre 1.3 y 2.0 es un láser casi monomodo, mientras que M2>2.0 se considera un láser multimodo.

Diferencia

Los diferentes modos afectarán directamente a la distribución espacial de la energía. Desde la perspectiva de la distribución de energía, el láser monomodo presenta una distribución gaussiana típica, mientras que el láser multimodo presenta una distribución típica de tipo plano donde la energía es relativamente promedio y está compuesto de múltiples modos superpuestos, por lo que la calidad del haz no es tan buena como la de un solo modo. La energía de un láser monomodo está relativamente concentrada. Después de que el mismo sistema óptico enfoca la misma potencia del láser, la energía de un láser monomodo en el punto focal es mucho mayor que la de un láser multimodo. Al comparar la calidad del haz, el diámetro del punto de enfoque (o desenfoque), la divergencia y la densidad de potencia de enfoque (o desenfoque), se puede ver que los láseres monomodo son mejores que los láseres multimodo entre estas especificaciones. Es más, debido a la existencia de modos de orden superior dentro de los láseres multimodo, en comparación con los láseres monomodo, el láser multimodo tiene una mayor dispersión y una mayor pérdida de energía. Por tanto, los láseres multimodo no son una buena opción para la transmisión a larga distancia.

Ventajas y desventajas

Sin embargo, un láser monomodo no es superior a un láser multimodo en algunos aspectos. El núcleo de fibra de un láser monomodo tradicional es muy delgado y su diámetro es muy pequeño (generalmente menos de 10 μm). El umbral de daño de la fibra óptica es muy bajo, por lo que es difícil soportar una onda luminosa de gran energía. El láser de fibra necesita que la señal del láser y la luz de bombeo se transmitan en el núcleo al mismo tiempo, por lo que la potencia de salida del láser de fibra es muy baja y el área final de la fibra es pequeña, por lo que es difícil llevar a cabo el acoplamiento de la luz de bombeo, lo que hace que la eficiencia de conversión óptica a óptica del láser de fibra sea muy baja. Debido a que el núcleo de fibra de un láser monomodo es delgado, el efecto no lineal de un láser monomodo es grande. Un láser multimodo aumenta el diámetro del núcleo de la fibra sobre la base de un láser monomodo, de modo que hay múltiples modos en la fibra y admite transmisión multimodo al mismo tiempo. Después de la superposición coherente de campos de múltiples modos en un láser multimodo, la distribución del campo de modo en todo el núcleo de la fibra es relativamente plana, lo que puede reducir el efecto de autoenfoque en el proceso de transmisión óptica. La distancia de transmisión de la luz de señal de alta potencia en la fibra puede ser relativamente larga y con alta estabilidad. El láser multimodo no solo mejora el umbral de daño, sino que también reduce la densidad de potencia del láser al aumentar el área de la sección transversal de la fibra, para suprimir eficazmente el efecto no lineal en la fibra.

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