Qual é a diferença entre um laser monomodo e um laser multimodo?

A diferença essencial entre umLaser monomodoe umLaser multimodoé que um laser monomodo possui apenas um modo em seu padrão de feixe de saída, enquanto um laser multimodo possui vários modos em seu padrão de feixe de saída. Portanto, podemos julgar se o laser é monomodo ou multimodo por M2 (qualidade do feixe). De acordo com os diferentes M2, o laser pode ser dividido em 3 tipos. M2<1.3 is a pure single-mode laser, M2 between 1.3 and 2.0 is a quasi-single-mode laser, and M2>2.0 é um laser multimodo.

A diferença de modo afetará diretamente a distribuição espacial da energia. Do ponto de vista da distribuição de energia, os lasers monomodo apresentam uma distribuição gaussiana típica, enquanto os lasers multimodo apresentam uma distribuição típica de topo plano, com energia relativamente média e superposição de múltiplos modos, portanto a qualidade do feixe não é tão boa como modo único. A energia do laser monomodo é relativamente concentrada. Depois que a mesma potência do laser é focada pelo mesmo sistema óptico, a energia do laser monomodo no foco é muito maior do que a do laser multimodo. Ao comparar a qualidade do feixe, o diâmetro do ponto focal (ou desfocado), o ângulo de divergência e a densidade de potência focal (ou desfocada), pode-se observar que os lasers monomodo superam os lasers multimodo nessas especificações. Mais importante ainda, devido à presença de modos de ordem superior dentro dos lasers multimodo, os lasers multimodo têm maior dispersão e mais perda de energia do que os lasers monomodo. Portanto, os lasers multimodo não são uma boa escolha para transmissão de longa distância.

No entanto, os lasers monomodo não são superiores aos lasers multimodo em alguns aspectos. Os lasers monomodo tradicionais têm núcleos muito finos e diâmetros pequenos (geralmente menos de 10 μm). O limite de dano da fibra óptica é muito baixo e é difícil suportar ondas de luz de alta energia. O laser de fibra requer que o laser de sinal e a luz da bomba sejam transmitidos no núcleo da fibra ao mesmo tempo, portanto, a potência de saída do laser de fibra é muito baixa, a área da face final da fibra é pequena, é difícil acoplar a luz da bomba e o a eficiência de conversão luz em luz do laser de fibra é muito baixa. Como o núcleo do laser monomodo é mais fino, o efeito não linear do laser monomodo é relativamente grande. Os lasers multimodo aumentam o diâmetro do núcleo com base nos lasers monomodo, de modo que existem vários modos na fibra e suportam transmissão simultânea multimodo. 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 durante a transmissão óptica. A distância de transmissão do sinal luminoso de alta potência na fibra óptica pode ser relativamente longa e a estabilidade é alta. Os lasers multimodo não apenas aumentam o limite de dano, mas também reduzem a densidade de potência do laser, aumentando a área da seção transversal da fibra, suprimindo assim efetivamente o efeito não linear na fibra.

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