Laser berdenyut berkuasa tinggi dengan struktur MOPA semua gentian

Laser berdenyut berkuasa tinggidengan struktur MOPA semua gentian

Jenis struktur utama laser gentian termasuk struktur resonator tunggal, gabungan pancaran dan penguat kuasa ayunan induk (MOPA). Antaranya, struktur MOPA telah menjadi salah satu tumpuan penyelidikan semasa kerana keupayaannya untuk mencapai prestasi tinggi.laser berdenyutoutput dengan lebar denyut dan frekuensi pengulangan boleh laras (dirujuk sebagai lebar denyut dan frekuensi pengulangan).

Prinsip kerja laser MOPA adalah seperti berikut: Pengayun utama (MO) ialah sumber benih berprestasi tinggilaser semikonduktoryang menjana cahaya isyarat benih dengan parameter boleh laras melalui modulasi denyut terus. Kawalan utama Field Programmable Gate Array (FPGA) mengeluarkan isyarat arus denyut dengan parameter boleh laras, yang dikawal oleh litar pemacu untuk mengendalikan sumber benih dan melengkapkan modulasi awal cahaya benih. Selepas menerima arahan kawalan daripada papan kawalan utama FPGA, litar pemacu sumber pam memulakan sumber pam untuk menjana cahaya pam. Selepas cahaya benih dan cahaya pam digandingkan oleh pemisah pancaran, ia masing-masing disuntik ke dalam gentian optik berlapis dua yang didop Yb3+ (YDDCF) dalam modul amplifikasi optik dua peringkat. Semasa proses ini, ion Yb3+ menyerap tenaga cahaya pam untuk membentuk taburan penyongsangan populasi. Seterusnya, berdasarkan prinsip amplifikasi gelombang perjalanan dan pancaran yang dirangsang, cahaya isyarat benih mencapai perolehan kuasa yang tinggi dalam modul amplifikasi optik dua peringkat, akhirnya mengeluarkan kuasa tinggilaser berdenyut nanosaatDisebabkan oleh peningkatan kuasa puncak, isyarat denyut yang diperkuat mungkin mengalami mampatan lebar denyut akibat kesan pengapit gandaan. Dalam aplikasi praktikal, struktur penguatan berbilang peringkat sering digunakan untuk meningkatkan lagi kuasa output dan kecekapan gandaan.

Sistem litar laser MOPA terdiri daripada papan kawalan utama FPGA, sumber pam, sumber benih, papan litar pemacu, penguat, dan sebagainya. Papan kawalan utama FPGA memacu sumber benih untuk mengeluarkan denyutan cahaya benih mentah tahap MW dengan parameter boleh laras dengan menjana isyarat elektrik denyut dengan bentuk gelombang boleh laras, lebar denyut (5 hingga 200ns), dan kadar pengulangan (30 hingga 900kHz). Isyarat ini dimasukkan melalui pengasing ke modul penguatan optik dua peringkat yang terdiri daripada prapenguat dan penguat utama, dan akhirnya mengeluarkan laser denyut pendek bertenaga tinggi melalui pengasing optik dengan fungsi kolimasi. Sumber benih dilengkapi dengan fotopengesan dalaman untuk memantau kuasa output dalam masa nyata dan menyalurkannya kembali ke papan kawalan utama FPGA. Papan kawalan utama mengawal litar pemacu pam 1 dan 2 untuk mencapai operasi pembukaan dan penutupan sumber pam 1, 2 dan 3. Apabilapengesan fotogagal mengesan output lampu isyarat, papan kawalan utama akan mematikan sumber pam untuk mengelakkan kerosakan pada YDDCF dan peranti optik disebabkan oleh kekurangan input lampu benih

Sistem laluan optik laser MOPA menggunakan struktur gentian penuh dan terdiri daripada modul ayunan utama dan modul amplifikasi dua peringkat. Modul ayunan utama menggunakan diod laser semikonduktor (LD) dengan panjang gelombang pusat 1064nm, lebar garis 3nm, dan kuasa output berterusan maksimum 400mW sebagai sumber benih, dan menggabungkannya dengan parutan Bragg gentian (FBG) dengan pantulan 99%@1063.94nm dan lebar garis 3.5nm untuk membentuk sistem pemilihan panjang gelombang. Modul amplifikasi 2 peringkat menggunakan reka bentuk pam terbalik, dan YDDCF dengan diameter teras 8 dan 30μm masing-masing dikonfigurasikan sebagai media gandaan. Pekali penyerapan pam salutan yang sepadan ialah 1.0 dan 2.1dB/m@915nm, masing-masing.