Hoạt chất: Khác với các laser thông thường khác, laser sợi quang được chế tạo từ hoạt chất là một số loại sợi quang. Chủ yếu các sợi quang hai vỏ (hình 1.7) được sử dụng nhiều trong laser quang sợi.
- Lõi là thủy tinh được cấy thêm các nguyên tố đất hiếm, có mức năng lượng hấp thụ bước sóng bơm và có mức năng lượng phát xạ bước sóng phát. Lõi có chiết suất lớn nhất (hình 1.3b)
- Lớp vỏ thứ nhất: lớp vỏ trong là thủy tinh sạch, không hấp thụ sóng bơm và có tác dụng truyền sóng bơm dọc theo sợi quang. Sóng bơm sẽ khúc xạ qua lớp tiếp xúc giữa lớp này và lõi để vào lõi. Lớp vỏ thứ nhất có chiết suất nhỏ hơn chiết suất của lõi (hình 1.3b) [40].
Hình 1.3. Cấu tạo của sợi quang hai vỏ (a)
và phân bố chiết suất trên tiết diện ngang (b) [40].
1. Lõi; 2. Vỏ trong; 3. Vỏ ngoài; 4. Cáp bảo vệ.
- Lớp vỏ thứ hai: lớp vỏ ngoài có tác dụng phản xạ toàn bộ sóng bơm vào lớp vỏ trong. Lớp vỏ ngoài có chiết suất nhỏ hơn chiết suất lớp vỏ trong (hình 1.3b).
- Ngoài cùng là lớp cáp bảo vệ.
Cách tử Bragg: Thay cho gương laser trong các laser thông thường, laser sợi quang sử dụng cách tử Bragg sợi để tạo phản hồi quang (hình 1.4).
Dọc theo sợi quang Bragg, một số vùng có chiết suất lớn hơn chiết suất lõi chút ít, do đó, ánh sáng có bước sóng nhất định sẽ phản xạ (hình 1.4a). Mỗi một vạch trong cách tử sẽ phản xạ một ít ánh sáng có bước sóng cụ thể. Với hàng trăm vạch như thế sẽ phản xạ toàn bộ ánh sáng trở lại [36, 63, 64].
Nguồn bơm: Nguồn bơm cho laser quang sợi là laser diode hoặc các laser sợi quang khác. Chùm laser bơm được mở rộng sao cho khẩu độ số (NA - Number Aperture) lớn và liên kết với vỏ trong của sợi laser (hình 1.5).
Ví dụ: Một cấu hình đầy đủ của laser sợi quang liên tục công suất cao được trình bày trên hình 1.6.
Hình 1.6. Cấu hình laser sợi quang công suất cao [17].
Một sợi quang hai vỏ có cấy các nguyên tố hoạt tính trong lõi được nối với hai cách tử Bragg sợi và hai bộ liện kết đa mode ở hai đầu. Hai cách tử Bragg sẽ tạo nên buồng cộng hưởng lọc lựa. Hai bộ liên kết đa mode đóng vai trò dẫn các laser bơm (LD) vào trong vỏ trong của sợi quang. Một cổng của bộ liên kết sẽ đóng vai trò đầu ra của chùm laser. Số lượng laser bơm vào phụ thuộc vào số cổng của hai bộ liên kết đa mode. Trong quá trình bơm cần chú ý đến ngưỡng nóng chảy của sợi quang. Hiện nay, ngưỡng nóng chảy đạt đến 1013 W/m2. Do đó, hạn chế hiện nay không phải là ngưỡng bơm mà là khả năng của công suất bơm.