يستخدم ليزر الصمام الثنائي المقترن بالألياف أليافًا مخدرة بالأرض النادرة كوسيط نشط ، مع صمامات الليزر كمصدر للمضخة ، والتي لها بعض المزايا الرئيسية ، مما يجعلها في القالب من خلال توليد نبضة قصيرة للغاية جذابة للغاية. يسمح النطاق الترددي عالي الكسب وكفاءة الألياف المخدرة بتصنيع أنظمة ليزر الألياف الوعرة وغير المكلفة نسبيًا والتي توفر نطاقًا واسعًا من حزم الإخراج المقترنة بالألياف لمجموعة واسعة من التطبيقات.
توفر الألياف نسبة عالية من مساحة السطح إلى الحجم ، مما يتيح التبريد الفعال ويمكن تخصيصه وفقًا لمعايير أداء محددة. يقتصر ليزر الصمام الثنائي المقترن بالألياف مبدئيًا على التشغيل المستمر (CW) ، والطاقة المنخفضة ، والوضع الفردي. بعد أكثر من 30 عامًا من التطوير ، تمكن ليزر الصمام الثنائي المقترن بالألياف من تحقيق عملية أحادية ومتعددة ، ونطاق طول موجي يغطي نطاق الأشعة فوق البنفسجية (UV) إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة (Far-IR) ، ويمكن أن يوفر مستوى طاقة عاليًا للغاية ، وتكرارًا متغيرًا التردد ، و (ربما الأكثر أهمية) ميلي ثانية إلى عرض النبض فيمتوثانية.
على عكس الليزر التقليدي ذي المساحة الحرة ، يستخدم ليزر الصمام الثنائي المقترن بالألياف حواجز شبكية من الألياف والألياف Bragg (FBG) ، والتي تحل محل المرايا العازلة التقليدية للتغذية المرتدة البصرية. تستخدم معظم أجهزة الليزر ذات الصمام الثنائي المقترن بالألياف عالية الطاقة بنية ليفية مزدوجة الغلاف ، حيث يكون وسط الكسب في قلب الألياف ، وتحيط به طبقتان من الكسوة. ينتشر شعاع مضخة متعدد الأوضاع من الصمام الثنائي الليزري أو ليزر ليفي آخر في الكسوة الداخلية ويتم تقييده بواسطة الكسوة الخارجية لإثارة الوسط النشط وإنتاج وضع الليزر الذي ينتشر في قلب الألياف.
من أجل إنتاج نبضات ليزر فائقة السرعة ، يلزم استخدام تقنيات قفل الوضع النشط أو الخامل. تتضمن بعض التقنيات المستخدمة اليوم لقفل الوضع السلبي تقنيات دوران الاستقطاب غير الخطي وتقنيات امتصاص التشبع ، في حين تُستخدم المُعدِّلات الكهروضوئية أو الصوتية البصرية لقفل الوضع النشط.
في جهاز امتصاص أشباه الموصلات القابل للتشبع (SESAM) ، تُزرع الآبار الكمية لأشباه الموصلات على عاكسات Bragg الموزعة على أشباه الموصلات ، وقد تم استخدام SESAM بنجاح لتصنيع ليزر الفيمتوثانية المقترن بالألياف والذي يعمل عند 1.0 ميكرومتر و 1.5 ميكرومتر من الأطوال الموجية. أظهر استخدام الليزر الثنائي الليفي المقترن بالإربيوم (Er) باستخدام ماصات الجرافين القابلة للتشبع نبضات سوليتون ثابتة ذاتية التشغيل. هذه ليست سوى عدد قليل من بنى ليزر ألياف الفيمتوثانية التي تستخدمها الليزر التجاري لتلبية مجموعة متنوعة من التطبيقات العلمية والصناعية.
يعد الليزر الثنائي المقترن بالألياف خيارًا مثاليًا لتنفيذ عملية R / LM2 لأنها توفر طاقة الإخراج العالية المطلوبة (حوالي 800 واط) وأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) ، ومقارنة بأنواع الليزر الأخرى مثل نبضات الفلاش Nd: YAG الليزر ، ليزر الصمام الثنائي المقترن بالألياف لها تكاليف تشغيل أقل وفترات صيانة أطول.
في ليزر الألياف من الجيل الأول القائم على الصمام الثنائي الليزري أحادي الألياف ، يتم عادةً دمج عدد كبير من مكونات المضخة معًا لتحقيق أقصى قدر من الاستقرار. على الرغم من أن هذه الطريقة قوية للغاية بشكل عام ، إلا أنها معرضة بشكل خاص للانعكاس الخلفي من المادة المستهدفة. لذلك ، في معالجة المعدن العاكس ، مثل النحاس والنحاس الأصفر ، يجب استخدام نوع من المعزل البصري. بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام المكونات المنصهرة (بما في ذلك أحيانًا ألياف الإرسال النهائية) يعني أنه لا يمكن إصلاح هذه الليزر في الموقع. لذلك ، في حالة تلف أي مكون بشكل طفيف ، يجب إعادة الليزر بالكامل إلى المصنع لاستبداله.
متماسك يعتمد استخدام نهج معياري مبتكر في ليزر الصمام الثنائي المقترن بالألياف في المقام الأول على ليزر أشباه الموصلات ، بدلاً من بواعث فردية ، كمصدر للمضخة. يتم إدخال الضوء المنبعث من صفيف المضخة الخطي في كسب الألياف باستخدام مُجمع شعاع يتكون من عناصر بصرية منفصلة. يقوم مجمع الحزمة أيضًا بمعايرة شعاع ناتج ألياف الكسب ، ثم تقترن العناصر الضوئية الأخرى بفعالية بألياف النقل النهائية.