Tamamen fiber MOPA yapısına sahip yüksek güçlü darbeli lazer

Yüksek güçlü darbeli lazertamamen fiber MOPA yapısıyla

Fiber lazerlerin temel yapısal tipleri arasında tek rezonatör, ışın kombinasyonu ve ana salınımlı güç amplifikatörü (MOPA) yapıları yer alır. Bunlar arasında MOPA yapısı, yüksek performans elde etme kabiliyeti nedeniyle günümüzün araştırma merkezlerinden biri haline gelmiştir.darbeli lazerAyarlanabilir darbe genişliği ve tekrarlama frekansına sahip çıkış (darbe genişliği ve tekrarlama frekansı olarak adlandırılır).

MOPA lazerin çalışma prensibi şu şekildedir: Ana osilatör (MO), yüksek performanslı bir tohum kaynağıdıryarı iletken lazerDoğrudan darbe modülasyonu yoluyla ayarlanabilir parametrelerle tohum sinyal ışığı üretir. Alan Programlanabilir Kapı Dizisi (FPGA) ana kontrol ünitesi, tohum kaynağını çalıştırmak ve tohum ışığının ilk modülasyonunu tamamlamak için sürücü devresi tarafından kontrol edilen ayarlanabilir parametrelere sahip darbe akımı sinyalleri üretir. FPGA ana kontrol kartından kontrol talimatlarını aldıktan sonra, pompa kaynağı sürücü devresi pompa kaynağını çalıştırarak pompa ışığını üretir. Tohum ışığı ve pompa ışığı ışın bölücü tarafından birleştirildikten sonra, sırasıyla iki aşamalı optik amplifikasyon modülündeki Yb3+ katkılı çift katmanlı optik fibere (YDDCF) enjekte edilirler. Bu işlem sırasında, Yb3+ iyonları pompa ışığının enerjisini emerek bir popülasyon ters çevirme dağılımı oluşturur. Daha sonra, yürüyen dalga amplifikasyonu ve uyarılmış emisyon prensiplerine dayanarak, tohum sinyal ışığı iki aşamalı optik amplifikasyon modülünde yüksek güç kazanımı elde eder ve sonuçta yüksek güçlü bir çıkış verir.nanosaniye darbeli lazerTepe gücündeki artış nedeniyle, yükseltilmiş darbe sinyali, kazanç sıkıştırma etkisi nedeniyle darbe genişliği sıkışmasına maruz kalabilir. Pratik uygulamalarda, çıkış gücünü ve kazanç verimliliğini daha da artırmak için genellikle çok aşamalı yükseltme yapıları kullanılır.

MOPA lazer devre sistemi, bir FPGA ana kontrol kartı, bir pompa kaynağı, bir tohum kaynağı, bir sürücü devre kartı, bir amplifikatör vb. bileşenlerden oluşur. FPGA ana kontrol kartı, ayarlanabilir dalga formlarına, darbe genişliklerine (5 ila 200 ns) ve tekrarlama hızlarına (30 ila 900 kHz) sahip darbe elektrik sinyalleri üreterek, tohum kaynağını ayarlanabilir parametrelerle MW seviyesinde ham tohum ışığı darbeleri üretmeye yönlendirir. Bu sinyal, izolatör aracılığıyla ön amplifikatör ve ana amplifikatörden oluşan iki aşamalı optik amplifikasyon modülüne girilir ve son olarak kolimasyon fonksiyonlu optik izolatör aracılığıyla yüksek enerjili kısa darbeli lazer çıkışı sağlar. Tohum kaynağı, çıkış gücünü gerçek zamanlı olarak izlemek ve FPGA ana kontrol kartına geri beslemek için dahili bir fotodedektör ile donatılmıştır. Ana kontrol kartı, pompa kaynakları 1, 2 ve 3'ün açılıp kapanma işlemlerini gerçekleştirmek için pompa tahrik devreleri 1 ve 2'yi kontrol eder.fotodedektörSinyal ışığı çıkışını algılayamazsa, ana kontrol panosu, tohum ışığı girişinin olmaması nedeniyle YDDCF ve optik cihazlara zarar gelmesini önlemek için pompa kaynağını kapatır.

MOPA lazer optik yol sistemi, tamamen fiberden oluşan bir yapı benimser ve bir ana salınım modülü ile iki aşamalı bir amplifikasyon modülünden oluşur. Ana salınım modülü, 1064 nm merkez dalga boyuna, 3 nm hat genişliğine ve maksimum 400 mW sürekli çıkış gücüne sahip bir yarı iletken lazer diyotunu (LD) kaynak olarak alır ve bunu, 1063,94 nm'de %99 yansıtıcılık ve 3,5 nm hat genişliğine sahip bir fiber Bragg ızgarası (FBG) ile birleştirerek bir dalga boyu seçim sistemi oluşturur. 2 aşamalı amplifikasyon modülü, ters pompa tasarımını benimser ve sırasıyla 8 ve 30 μm çekirdek çaplarına sahip YDDCF, kazanç ortamı olarak yapılandırılmıştır. İlgili kaplama pompası emilim katsayıları sırasıyla 1,0 ve 2,1 dB/m @ 915 nm'dir.