Reka bentuk laluan optik bagi laser lebar garis sempit gentian terpolarisasi

Reka bentuk laluan optik gentian terkutublaser lebar talian sempit

1. Gambaran keseluruhan

1018 nm serat terpolarisasi laser lebar garis sempit. Panjang gelombang kerja ialah 1018 nm, kuasa keluaran 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) A.sistem laserdengan kecekapan cerun 79% (∼1.63).

2. Penerangan laluan optik

Dalam aserat terpolarisasi laser lebar garis sempit, pengayun laser gentian terkutub linear terdiri daripada sepasang jeriji gentian penyelenggara polarisasi dan gentian penyelenggara polarisasi penyelenggara polarisasi 1.5 meter panjang 10/125 μm ytterbium berdop dwi-bersalut sebagai medium perolehan. Pekali penyerapan gentian optik ini pada 976 nm ialah 5 dB/m. Pengayun laser dipam oleh panjang gelombang berkunci 976 nmlaser semikonduktordengan kuasa maksimum 27 W melalui penggabung rasuk pengekalan kekutuban (1+1)×1. Kisi pantulan tinggi mempunyai pemantulan lebih 99%, dan lebar jalur pantulan 3 dB adalah kira-kira 0.22 nm. Reflektif rendah parut ialah 40%, dan lebar jalur pantulan 3 dB adalah kira-kira 0.216 nm. Panjang gelombang pantulan pusat kedua-dua grating adalah pada 1018 nm. Untuk mengimbangi kuasa keluaran resonator laser dan nisbah penindasan ASE, pemantulan rendah parut telah dioptimumkan kepada 40%. Gentian ekor parut pantulan tinggi dicantumkan pada gentian perolehan, manakala gentian ekor parut pantulan rendah diputar 90° dan dicantumkan pada gentian ekor penapis pelapisan. Oleh itu, kedudukan puncak panjang gelombang pantulan paksi pantas bagi parut pantulan tinggi sepadan dengan panjang gelombang pantulan paksi perlahan bagi parut pantulan rendah. Dengan cara ini, hanya satu laser terpolarisasi boleh berayun dalam rongga resonans. Baki cahaya pam dalam pelapisan gentian optik ditapis keluar oleh penapis pelapisan buatan sendiri yang dicantumkan ke dalam rongga resonan, dan kuncir keluaran diserong sebanyak 8° untuk mengelakkan maklum balas muka akhir dan ayunan parasit.

3. Pengetahuan latar belakang

Mekanisme penjanaan laser gentian terpolarisasi linear: Disebabkan oleh birefringence tegasan, gentian pengekal polarisasi berbentuk pir mempunyai dua paksi polarisasi ortogon, dikenali sebagai paksi cepat dan paksi perlahan. Secara amnya, oleh kerana indeks biasan paksi perlahan adalah lebih besar daripada paksi cepat, parut yang ditulis pada gentian pengekalan polarisasi mempunyai dua panjang gelombang pusat yang berbeza. Rongga resonan laser gentian terpolarisasi linear biasanya terdiri daripada dua grating pengekalan polarisasi. Panjang gelombang kisi pantulan rendah dan parut pantulan tinggi pada paksi cepat dan paksi perlahan sepadan masing-masing. Apabila lebar jalur pantulan parut pengekalan polarisasi cukup sempit, spektrum penghantaran dalam paksi pantas dan arah paksi perlahan boleh dipisahkan, dan kedua-dua panjang gelombang boleh bergetar dalam rongga resonan. Menurut prinsip ayunan dwi-panjang gelombang grating pengekalan polarisasi, dalam eksperimen, kaedah kimpalan selari boleh diguna pakai untuk mencapainya. Semasa mengimpal, paksi pengekalan polarisasi kedua-dua jeriji dijajarkan. Dengan cara ini, dua puncak penghantaran parut pantulan tinggi sepadan dengan parut pantulan rendah, dan dengan itu output laser dwi-panjang gelombang boleh direalisasikan.

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