ہائی پاور فائبر لیزرز اور امپلیفائر

خاص طور پر اعلی طاقتوں کے لیے، بنیادی رقبہ کافی بڑا ہونا ضروری ہے، کیونکہ روشنی کی شدت بہت زیادہ ہوگی، اور ایک اور وجہ یہ ہے کہ ڈبل پوش ریشوں میں کلیڈنگ سے کور ایریا کا تناسب بڑا ہے، جس کے نتیجے میں پمپ جذب کم ہوتا ہے۔ جب کور کا رقبہ کئی ہزار مربع مائیکرو میٹر کے آرڈر پر ہو، تو سنگل موڈ فائبر کور کا استعمال ممکن ہے۔ ملٹی موڈ فائبر کا استعمال کرتے ہوئے، جب موڈ کا رقبہ نسبتاً بڑا ہوتا ہے، تو اچھے معیار کا آؤٹ پٹ بیم حاصل کیا جا سکتا ہے، اور روشنی کی لہر بنیادی طور پر بنیادی موڈ ہے۔ (اعلی طاقتوں پر مضبوط موڈ کپلنگ کے معاملے کے علاوہ، فائبر کو سمیٹ کر ہائی آرڈر موڈز کی حوصلہ افزائی بھی کسی حد تک ممکن ہے) جیسے جیسے موڈ کا رقبہ بڑا ہوتا جاتا ہے، بیم کا معیار اب تفاوت تک محدود نہیں رہ سکتا، لیکن موازنہ مثال کے طور پر اسی طرح کی طاقت کی شدت پر کام کرنے والے راڈ لیزرز کے لیے، نتیجے میں بیم کا معیار اب بھی کافی اچھا ہے۔

بہت زیادہ پاور پمپ لائٹ لگانے کے طریقے کے لیے کئی اختیارات ہیں۔ سب سے آسان طریقہ یہ ہے کہ کلیڈنگ کو براہ راست فائبر پورٹ پر پمپ کریں۔ اس طریقہ کار کو خاص فائبر اجزاء کی ضرورت نہیں ہے، لیکن ہائی پاور پمپ کی روشنی کو ہوا میں پھیلانے کی ضرورت ہے، خاص طور پر ایئر گلاس انٹرفیس، جو دھول یا غلط ترتیب کے لئے بہت حساس ہے. بہت سے معاملات میں، فائبر سے مل کر پمپ ڈائیوڈ کا استعمال کرنا بہتر ہے، تاکہ پمپ کی روشنی ہمیشہ فائبر میں منتقل ہوتی رہے۔ دوسرا آپشن یہ ہے کہ پمپ لائٹ کو ایک غیر فعال فائبر (ان ڈوپڈ) میں کھلایا جائے اور غیر فعال فائبر کو ڈوپڈ فائبر کے گرد لپیٹ دیا جائے تاکہ پمپ کی روشنی آہستہ آہستہ ڈوپڈ فائبر میں منتقل ہوجائے۔ کچھ پمپ ریشوں اور ڈوپڈ سگنل ریشوں کو ایک ساتھ فیوز کرنے کے لیے ایک خاص پمپ کمبی نیشن ڈیوائس استعمال کرنے کے کچھ طریقے ہیں۔ سائیڈ پمپڈ فائبر کوائلز (فائبر ڈسک لیزرز) یا پمپ کلیڈنگ میں نالیوں پر مبنی دیگر طریقے ہیں تاکہ پمپ لائٹ کو انجکشن کیا جاسکے۔ مؤخر الذکر تکنیک پمپ لائٹ کے ملٹی پوائنٹ انجیکشن کی اجازت دیتی ہے، اس طرح تھرمل بوجھ کو بہتر طریقے سے تقسیم کیا جا سکتا ہے۔

شکل 2: ہائی پاور ڈبل پوش فائبر ایمپلیفائر سیٹ اپ کا خاکہ جس میں پمپ لائٹ خالی جگہ سے فائبر پورٹ میں داخل ہوتی ہے۔ گیس گلاس انٹرفیس سختی سے منسلک اور صاف ہونا ضروری ہے.

پمپ لائٹ کو انجیکشن لگانے کے تمام طریقوں کے درمیان موازنہ پیچیدہ ہے کیونکہ بہت سے پہلو شامل ہیں: منتقلی کی کارکردگی، چمک میں کمی، پروسیسنگ میں آسانی، لچکدار آپریشن، ممکنہ بیک ریفلیکشن، فائبر کور سے پمپ لائٹ سورس تک روشنی کا رساو، انتخاب کو برقرار رکھیں۔ پولرائزیشن وغیرہ
اگرچہ ہائی پاور فائبر آپٹک آلات کی حالیہ ترقی بہت تیزی سے ہوئی ہے، لیکن اب بھی کچھ حدود ہیں جو مزید ترقی میں رکاوٹ ہیں:
ہائی پاور فائبر آپٹک آلات کی روشنی کی شدت بہت بہتر ہوئی ہے۔ مادی نقصان کی حد اب عام طور پر پہنچ سکتی ہے۔ لہذا، موڈ ایریا (بڑے موڈ ایریا ریشوں) کو بڑھانے کی ضرورت ہے، لیکن جب اعلی بیم کوالٹی کی ضرورت ہوتی ہے تو اس طریقے کی حدود ہوتی ہیں۔
فی یونٹ کی لمبائی میں بجلی کا نقصان 100W/m تک پہنچ گیا ہے، جس کے نتیجے میں فائبر میں مضبوط تھرمل اثرات مرتب ہوتے ہیں۔ پانی کی ٹھنڈک کا استعمال طاقت کو بہت بہتر بنا سکتا ہے۔ کم ڈوپنگ ارتکاز والے لمبے ریشوں کو ٹھنڈا کرنا آسان ہوتا ہے، لیکن اس سے غیر لکیری اثرات بڑھ جاتے ہیں۔
سختی سے سنگل موڈ ریشوں کے لیے، موڈل عدم استحکام ہوتا ہے جب آؤٹ پٹ پاور ایک خاص حد سے زیادہ ہوتی ہے، عام طور پر چند سو واٹ۔ موڈ کی عدم استحکام بیم کے معیار میں اچانک کمی کا باعث بنتا ہے، جو کہ فائبر میں تھرمل گریٹنگز کا اثر ہے (جو خلا میں تیزی سے گھومتا ہے)۔
فائبر نان لائنیرٹی بہت سے پہلوؤں کو متاثر کرتی ہے۔ یہاں تک کہ ایک CW سیٹ اپ میں، رامان حاصل اتنا زیادہ ہے (یہاں تک کہ ڈیسیبل میں بھی) کہ طاقت کا ایک اہم حصہ طویل طول موج والی اسٹوکس لہر میں منتقل ہو جاتا ہے، جسے بڑھایا نہیں جا سکتا۔ سنگل فریکوئنسی آپریشن محرک بریلوئن بکھرنے سے بہت حد تک محدود ہے۔ بلاشبہ، پیمائش کے کچھ طریقے ہیں جو اس اثر کو ایک خاص حد تک آفسیٹ کر سکتے ہیں۔ موڈ لاکڈ لیزرز میں پیدا ہونے والی الٹرا شارٹ دالیں، سیلف فیز ماڈیولیشن ان پر ایک مضبوط سپیکٹرل وسیع اثر پیدا کرے گی۔ اس کے علاوہ، نان لائنر پولرائزیشن گردش کو انجیکشن لگانے کے دیگر مسائل بھی ہیں۔
مندرجہ بالا حدود کی وجہ سے، ہائی پاور فائبر آپٹک ڈیوائسز کو عام طور پر قابل توسیع پاور ڈیوائسز نہیں سمجھا جاتا ہے، کم از کم قابل حصول پاور رینج سے باہر نہیں۔ (پچھلی بہتری واحد پاور اسکیلنگ سے حاصل نہیں کی گئی تھی، بلکہ بہتر فائبر ڈیزائنز اور پمپ ڈائیوڈس کے ساتھ۔) فائبر لیزر ٹیکنالوجی کا پتلی ڈسک لیزر سے موازنہ کرتے وقت اس کے اہم نتائج برآمد ہوتے ہیں۔ یہ اندراج لیزر پاور کیلیبریشن میں مزید تفصیل سے بیان کیا گیا ہے۔
حقیقی پاور اسکیلنگ کے بغیر بھی، ہائی پاور لیزر سیٹ اپ کو بہتر بنانے کے لیے بہت زیادہ کام کیا جا سکتا ہے۔ ایک طرف، فائبر ڈیزائن کو بہتر بنانا ضروری ہے، جیسے کہ بڑے فائبر موڈ ایریا اور سنگل موڈ گائیڈنس کا استعمال، جو عام طور پر فوٹوونک کرسٹل ریشوں کے استعمال سے حاصل کیا جاتا ہے۔ فائبر کے بہت سے اجزاء بہت اہم ہوتے ہیں، جیسے کہ سپیشل پمپ کپلر، فائبر کو مختلف موڈ سائز کے ساتھ جوڑنے کے لیے فائبر ٹیپرز اور خاص فائبر کولنگ ڈیوائسز۔ ایک بار جب کسی خاص فائبر کی طاقت کی حد تک پہنچ جاتی ہے، جامع بیم ایک اور آپشن ہوتے ہیں، اور اس تکنیک کو نافذ کرنے کے لیے مناسب فائبر سیٹ اپ موجود ہوتے ہیں۔ الٹرا شارٹ پلس ایمپلیفائر سسٹمز کے لیے، آپٹیکل ریشوں کے غیر لکیری اثرات کو کم کرنے یا جزوی طور پر فائدہ اٹھانے کے لیے بہت سے طریقے ہیں، جیسے سپیکٹرم کو وسیع کرنا اور اس کے بعد پلس کمپریشن۔