Tamamen fiber optik MOPA yapısına sahip yüksek güçlü darbeli lazer

Yüksek güçlü darbeli lazertamamen lifli MOPA yapısı ile

Fiber lazerlerin başlıca yapısal tipleri arasında tek rezonatörlü, ışın birleştirmeli ve ana salınımlı güç yükseltici (MOPA) yapılar yer almaktadır. Bunlar arasında, yüksek performans elde etme yeteneği nedeniyle MOPA yapısı güncel araştırma alanlarından biri haline gelmiştir.darbeli lazerAyarlanabilir darbe genişliği ve tekrarlama frekansına sahip çıkış (darbe genişliği ve tekrarlama frekansı olarak adlandırılır).

MOPA lazerinin çalışma prensibi şu şekildedir: Ana osilatör (MO), yüksek performanslı bir tohum kaynağıdır.yarı iletken lazerDoğrudan darbe modülasyonu yoluyla ayarlanabilir parametrelere sahip tohum sinyal ışığı üreten bir sistemdir. Alan Programlanabilir Kapı Dizisi (FPGA) ana kontrol ünitesi, ayarlanabilir parametrelere sahip darbe akım sinyalleri üretir; bu sinyaller, tohum kaynağını çalıştırmak ve tohum ışığının ilk modülasyonunu tamamlamak için sürücü devresi tarafından kontrol edilir. FPGA ana kontrol kartından kontrol talimatlarını aldıktan sonra, pompa kaynağı sürücü devresi pompa ışığı üretmek için pompa kaynağını çalıştırır. Tohum ışığı ve pompa ışığı ışın ayırıcı tarafından birleştirildikten sonra, iki aşamalı optik yükseltme modülündeki Yb3+-katkılı çift katmanlı optik fiber (YDDCF) içine ayrı ayrı enjekte edilirler. Bu işlem sırasında, Yb3+ iyonları pompa ışığının enerjisini emerek bir popülasyon ters çevirme dağılımı oluşturur. Daha sonra, seyahat dalgası yükseltmesi ve uyarılmış emisyon prensiplerine dayanarak, tohum sinyal ışığı iki aşamalı optik yükseltme modülünde yüksek güç kazancı elde eder ve nihayetinde yüksek güçlü bir çıkış verir.nanosaniyelik darbeli lazerTepe gücündeki artış nedeniyle, yükseltilmiş darbe sinyali, kazanç sınırlama etkisi nedeniyle darbe genişliği sıkışması yaşayabilir. Pratik uygulamalarda, çıkış gücünü ve kazanç verimliliğini daha da artırmak için genellikle çok kademeli yükseltme yapıları kullanılır.

MOPA lazer devre sistemi, bir FPGA ana kontrol kartı, bir pompa kaynağı, bir tohum kaynağı, bir sürücü devre kartı, bir yükseltici vb. bileşenlerden oluşmaktadır. FPGA ana kontrol kartı, ayarlanabilir dalga biçimleri, darbe genişlikleri (5 ila 200 ns) ve tekrarlama hızları (30 ila 900 kHz) ile darbe elektrik sinyalleri üreterek, ayarlanabilir parametrelere sahip MW seviyesinde ham tohum ışık darbeleri üretmek üzere tohum kaynağını çalıştırır. Bu sinyal, izolatör üzerinden ön yükseltici ve ana yükselticiden oluşan iki aşamalı optik yükseltme modülüne girer ve son olarak kolimasyon fonksiyonlu optik izolatör üzerinden yüksek enerjili kısa darbeli lazer ışını üretir. 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 açma ve kapama işlemlerini gerçekleştirmek için pompa sürücü 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 kapatacaktır.

MOPA lazer optik yol sistemi, tamamen fiber optik bir yapıya sahiptir ve bir ana osilasyon modülü ile iki aşamalı bir yükseltme modülünden oluşur. Ana osilasyon modülü, 1064 nm merkez dalga boyuna, 3 nm çizgi genişliğine ve 400 mW maksimum sürekli çıkış gücüne sahip bir yarı iletken lazer diyotunu (LD) tohum kaynağı olarak kullanır ve bunu %99@1063,94 nm yansıtıcılığa ve 3,5 nm çizgi genişliğine sahip bir fiber Bragg ızgarası (FBG) ile birleştirerek bir dalga boyu seçme sistemi oluşturur. İki aşamalı yükseltme modülü, ters pompa tasarımını benimser ve sırasıyla 8 ve 30 μm çekirdek çaplarına sahip YDDCF'ler kazanç ortamı olarak yapılandırılmıştır. Karşılık gelen kaplama pompa soğurma katsayıları sırasıyla 1,0 ve 2,1 dB/m@915 nm'dir.