Reka bentuk laluan optik laser lebar garis sempit gentian terpolarisasi

Reka bentuk laluan optik gentian terpolarisasilaser lebar garis sempit

1. Gambaran Keseluruhan

Laser lebar garis sempit gentian terkutub 1018 nm. Panjang gelombang kerja ialah 1018 nm, kuasa output laser ialah 104 W, lebar spektrum 3 dB dan 20 dB masing-masing ialah ~21 GHz dan ~72 GHz, nisbah kepupusan polarisasi ialah >17.5 dB, dan kualiti pancaran adalah tinggi (2 x M – 1.62 dan 2 y M) Asistem laserdengan kecekapan cerun sebanyak 79% (∼1.63).

2. Huraian laluan optik

Dalam sebuahlaser lebar garis sempit gentian terpolarisasi, pengayun laser gentian terkutub linear terdiri daripada sepasang kekisi gentian pengekalan polarisasi dan gentian pengekalan polarisasi berlapis dua yang didop ytterbium sepanjang 1.5 meter sebagai medium gandaan. Pekali penyerapan gentian optik ini pada 976 nm ialah 5 dB/m. Pengayun laser dipam oleh pengunci panjang gelombang 976 nmlaser semikonduktordengan kuasa maksimum 27 W melalui penggabung pancaran (1+1)×1 yang mengekalkan kekutuban. Kekisi pantulan tinggi mempunyai pantulan lebih 99%, dan lebar jalur pantulan 3 dB adalah kira-kira 0.22 nm. Pantulan rendah kekisi ialah 40%, dan lebar jalur pantulan 3 dB adalah kira-kira 0.216 nm. Panjang gelombang pantulan pusat kedua-dua kekisi adalah pada 1018 nm. Untuk mengimbangi kuasa output resonator laser dan nisbah penindasan ASE, pantulan rendah kekisi dioptimumkan kepada 40%. Serat ekor kekisi pantulan tinggi dicantumkan kepada serat gandaan, manakala serat ekor kekisi pantulan rendah diputarkan 90° dan dicantumkan kepada serat ekor penapis pelapisan. Oleh itu, kedudukan puncak panjang gelombang pantulan paksi pantas kekisi pantulan tinggi sepadan dengan panjang gelombang pantulan paksi perlahan kekisi pantulan rendah. Dengan cara ini, hanya satu laser terkutub yang boleh berayun dalam rongga resonan. Cahaya pam yang tinggal dalam pelapisan gentian optik ditapis keluar oleh penapis pelapisan buatan sendiri yang digabungkan ke dalam rongga resonan, dan pigtail output diserongkan sebanyak 8° untuk mengelakkan maklum balas permukaan hujung dan ayunan parasit.

3. Pengetahuan latar belakang

Mekanisme penjanaan laser gentian terkutub linear: Disebabkan oleh birefringence tegasan, gentian pengekalan polarisasi berbentuk pir mempunyai dua paksi polarisasi ortogon, yang dikenali sebagai paksi laju dan paksi perlahan. Secara amnya, memandangkan indeks biasan paksi perlahan lebih besar daripada paksi laju, parutan yang ditulis pada gentian pengekalan polarisasi mempunyai dua panjang gelombang pusat yang berbeza. Rongga resonan laser gentian terkutub linear biasanya terdiri daripada dua parutan pengekalan polarisasi. Panjang gelombang parutan pantulan rendah dan parutan pantulan tinggi pada paksi laju dan paksi perlahan masing-masing sepadan. Apabila lebar jalur pantulan parutan pengekalan polarisasi cukup sempit, spektrum penghantaran dalam arah paksi laju dan paksi perlahan boleh dipisahkan, dan kedua-dua panjang gelombang boleh bergetar dalam rongga resonan. Mengikut prinsip ayunan panjang gelombang dwi parutan pengekalan polarisasi, dalam eksperimen, kaedah kimpalan selari boleh digunakan untuk mencapainya. Semasa kimpalan, paksi pengekalan polarisasi bagi kedua-dua parutan tersebut diselaraskan. Dengan cara ini, dua puncak penghantaran parutan pantulan tinggi sepadan dengan puncak penghantaran parutan pantulan rendah, dan dengan itu output laser dwi-panjang gelombang dapat direalisasikan.

Dalam sistem penyelenggaraan polarisasi laser sebenar, kecondongan linear merupakan penunjuk penting untuk menilai ciri-ciri output laser terkutub linear. Secara amnya, tempoh kisi pantulan tinggi adalah lebih besar daripada kisi pantulan rendah. Untuk mencapai laser terkutub linear dengan nilai PER yang tinggi, hanya satu puncak polarisasi yang perlu bergetar. Apabila paksi pantas kisi pantulan rendah berada di sepanjang paksi perlahan kisi pantulan tinggi, panjang gelombang pusat dalam arah paksi pantas kisi pantulan rendah sepadan dengan panjang gelombang dalam arah paksi perlahan kisi pantulan tinggi, manakala puncak penghantaran dalam arah paksi perlahan kisi pantulan rendah tidak sepadan dengan puncak penghantaran dalam arah paksi pantas kisi pantulan tinggi. Dengan cara ini, satu puncak penghantaran boleh digetarkan. Begitu juga, apabila paksi perlahan parutan pantulan rendah berada di sepanjang paksi pantas parutan pantulan tinggi, panjang gelombang pusat paksi perlahan parutan pantulan rendah sepadan dengan paksi pantas parutan pantulan tinggi, manakala puncak penghantaran paksi pantas parutan pantulan rendah tidak sepadan dengan paksi perlahan parutan pantulan tinggi. Dengan cara ini, satu puncak penghantaran juga boleh digetarkan. Kedua-dua kaedah di atas boleh mencapai output laser terkutub linear. Menurut prinsip ayunan laser terkutub linear panjang gelombang tunggal parutan pengekalan polarisasi, dalam eksperimen, kaedah penyambungan ortogon boleh digunakan untuk mencapainya. Apabila Sudut penyambungan paksi pengekalan polarisasi bagi parutan pantulan tinggi dan parutan pantulan rendah ialah 90°, puncak penghantaran dalam arah paksi perlahan parutan pantulan tinggi sepadan dengan puncak penghantaran dalam arah paksi pantas parutan pantulan rendah, dan dengan itu output laser gentian terkutub linear panjang gelombang tunggal dapat direalisasikan.