سنگل موڈ فائبر لیزرز کے 10KW تک پہنچنے اور ملٹی موڈ فائبر لیزرز کے 50KW تک پہنچنے کے ساتھ، فائبر لیزرز صنعتی میدان سے باہر نکل کر فوجی ایپلی کیشنز میں داخل ہو رہے ہیں، میدان جنگ میں تعینات اعلی توانائی والے لیزر ہتھیاروں کے لیے امیدوار بن رہے ہیں۔
لیزر ٹیکنالوجی کے ابتدائی دنوں میں، ہائی پاور لیزر آؤٹ پٹ حاصل کرنے کا بہترین طریقہ لیزر مواد کی بڑی مقدار سے توانائی نکالنا تھا۔ ابھی بھی کچھ ایپلی کیشنز موجود ہیں جو اس نقطہ نظر کو استعمال کرتی ہیں، جیسے کہ جھیل ٹرینٹ نیشنل لیبارٹری میں نیشنل اگنیشن فیسیلٹی (این آئی ایف)، جو دالوں کو 1.8 ایم تک بڑھانے کے لیے بڑے شیشے کے امپلیفائر کا استعمال کرتی ہے۔ اعلی طاقت لیزر میڈیا کے لئے مثالی انتخاب.
1963 میں ایلیس سنیٹزر نے پہلی فائبر لیزر ایجاد کرنے کے بعد سے فائبر لیزرز نے طاقت کے لحاظ سے ایک طویل سفر طے کیا ہے۔ جون 2009 میں، آئی پی جی فوٹوونکس نے میونخ لیزر شو میں 10KW کی آؤٹ پٹ پاور کے ساتھ ایک مسلسل لہروں والا سنگل موڈ فائبر لیزر جاری کیا۔ ڈائریکٹڈ انرجی پروفیشنلز سوسائٹی (DEPS) کے زیر اہتمام سالڈ سٹیٹ لیزر اور سیمی کنڈکٹر لیزر کانفرنس۔ آئی پی جی فوٹوونکس کے صنعتی بازاروں کے نائب صدر، بی شائنر نے کہا کہ آئی پی جی نے 50 کلو واٹ تک آؤٹ پٹ پاور کے ساتھ ملٹی موڈ فائبر لیزرز تیار کیے ہیں، اور ریتھیون نے لیزر ہتھیاروں کے طور پر ان کے ممکنہ استعمال کا تجربہ کیا ہے۔ تاہم، آئی پی جی کا بنیادی کاروبار اب بھی صنعتی میٹریل پروسیسنگ ایپلی کیشنز کے لیے ہے، سولر سیلز کے لیے سلکان ویفرز کاٹنے سے لے کر دھاتی پلیٹوں کی روبوٹک ویلڈنگ تک۔
فائبر کیوں منتخب کریں؟
دیگر ڈایڈڈ پمپڈ لیزرز کی طرح، فائبر لیزرز بنیادی طور پر کم معیار کے پمپ لیزرز کو اعلیٰ معیار کے لیزر آؤٹ پٹس میں تبدیل کرتے ہیں، جنہیں طبی علاج، مادی پروسیسنگ اور لیزر ہتھیاروں جیسے کئی شعبوں میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ہائی پاور آؤٹ پٹ حاصل کرنے کے معاملے میں، فائبر لیزرز کے دو اہم فوائد ہیں: ایک پمپ لائٹ سے اعلیٰ معیار کی آؤٹ پٹ لائٹ تک کا عمل، جس میں تبادلوں کی اعلی کارکردگی ہوتی ہے۔ دوسری اچھی گرمی کی کھپت کی صلاحیت ہے.
فائبر لیزر اعلی کارکردگی حاصل کرنے کی وجہ بنیادی طور پر ڈائیوڈ پمپنگ، گین ڈوپنگ میڈیا کا محتاط انتخاب اور بہتر فائبر ڈیزائن ہے۔ ہائی پاور فائبر لیزرز میں استعمال ہونے والے آپٹیکل فائبر میں گین میڈیم کے ساتھ ایک اندرونی کور ڈوپڈ ہوتا ہے اور ایک بیرونی کور جو پمپ کی روشنی کو محدود کرتا ہے۔ پمپ کی روشنی فائبر کے آخری چہرے کے ذریعے بیرونی کور میں داخل ہوسکتی ہے، یا فائبر کے محور کے تقریباً متوازی سمت میں بیرونی کور میں جوڑ سکتی ہے (تصویر 1 دیکھیں)۔ مؤخر الذکر طریقہ کو "سائیڈ پمپنگ" کہا جاتا ہے، لیکن اس کا مطلب یہ نہیں ہے کہ پمپ کی روشنی بلک لیزر کی طرح دیر سے لیزر کیوٹی میں داخل ہوتی ہے۔ ایک بار جب پمپ لائٹ بیرونی کور میں داخل ہو جاتی ہے، تو یہ موثر پمپنگ حاصل کرنے کے لیے فائبر کے ساتھ ساتھ اندرونی کور سے بار بار گزرے گی۔ اس کے بعد، محرک تابکاری اندرونی کور کے ساتھ چلائی جاتی ہے اور اعلی شدت والی لیزر لائٹ کو آؤٹ پٹ کرنے کے لیے مسلسل توانائی جمع کرتی ہے۔
زیادہ تر فائبر لیزرز میں ڈوپینٹس ہوتے ہیں، جس کی وجہ یہ ہے کہ سلیکٹیو آئینہ ایک چھوٹا کوانٹم نقصان (پمپ فوٹوون اور آؤٹ پٹ فوٹوون کے درمیان توانائی کا فرق) حاصل کرسکتا ہے۔ 1035nm آؤٹ پٹ لائٹ پیدا کرنے کے لیے 975nm پمپ لائٹ استعمال کرتے وقت، کوانٹم نقصان کی قیمت صرف 6% ہوتی ہے۔ مقابلے کے لحاظ سے، 808 nm پر پمپ کیے گئے نیوڈیمیم ڈوپڈ لیزر کا کوانٹم نقصان اور 1064 nm پر آؤٹ پٹ 20% تک زیادہ ہے۔ چھوٹے کوانٹم نقصانات فائبر ڈوپڈ لیزرز کی آپٹیکل-آپٹیکل پمپنگ کی کارکردگی کو 60% سے زیادہ کرنے کی اجازت دیتے ہیں، جو کہ پمپ ڈائیوڈ کی 50% الیکٹرو آپٹیکل کنورژن ایفیشنسی کے ساتھ مل کر، اس کا مطلب ہے کہ فائبر لیزر کی کل تبادلوں کی کارکردگی 30 فیصد تک پہنچ سکتی ہے۔ %
فائبر کے ڈھانچے میں فی یونٹ حجم کا ایک بڑا سطحی رقبہ ہے، جو فائبر لیزر کو گرمی کو ختم کرنے میں مدد کرتا ہے، لیکن پانی کی ٹھنڈک کے باوجود، گرمی کی کھپت اس کی کارکردگی کو محدود کر دے گی۔ پانچ سال پہلے، محققین نے ڈوپنگ کی سطح اور اندرونی کور کے سائز کو بڑھا کر اعلیٰ طاقتوں کی پیداوار کی امید ظاہر کی تھی، لیکن یونیورسٹی آف ساؤتھمپٹن کے جوہن نیلسن نے کہا کہ اعلی اوسط طاقتوں پر، کیونکہ بقایا حرارت کو فائبر سے نکالنا مشکل ہے، " تھرمل اثر کی حد واپس آ گئی ہے۔"
