Láser pulsado de alta potencia con estrutura MOPA totalmente de fibra

Láser pulsado de alta potenciacon estrutura MOPA totalmente de fibra

Os principais tipos estruturais de láseres de fibra inclúen resonadores únicos, combinacións de feixes e estruturas de amplificador de potencia oscilante principal (MOPA). Entre elas, a estrutura MOPA converteuse nun dos puntos de interese na investigación actual debido á súa capacidade para acadar un alto rendemento.láser pulsadosaída con ancho de pulso e frecuencia de repetición axustables (denominadas ancho de pulso e frecuencia de repetición).

O principio de funcionamento do láser MOPA é o seguinte: o oscilador principal (MO) é unha fonte de sementes de alto rendementoláser semicondutorque xera luz de sinal de semente con parámetros axustables mediante modulación directa de pulsos. O control principal da matriz de portas programables de campo (FPGA) emite sinais de corrente de pulsos con parámetros axustables, que son controlados polo circuíto de accionamento para operar a fonte de semente e completar a modulación inicial da luz de semente. Despois de recibir as instrucións de control da placa de control principal da FPGA, o circuíto de accionamento da fonte da bomba inicia a fonte da bomba para xerar luz da bomba. Despois de que a luz de semente e a luz da bomba sexan acopladas polo divisor de feixe, inxéctanse respectivamente na fibra óptica de dobre revestimento dopada con Yb3+ (YDDCF) no módulo de amplificación óptica de dúas etapas. Durante este proceso, os ións Yb3+ absorben a enerxía da luz da bomba para formar unha distribución de inversión da poboación. Posteriormente, baseándose nos principios da amplificación de onda viaxante e a emisión estimulada, a luz de sinal de semente consegue unha alta ganancia de potencia no módulo de amplificación óptica de dúas etapas, producindo finalmente unha alta potencialáser pulsado de nanosegundosDebido ao aumento da potencia máxima, o sinal de pulso amplificado pode experimentar compresión do ancho de pulso debido ao efecto de fixación da ganancia. En aplicacións prácticas, adoitan adoptarse estruturas de amplificación de varias etapas para mellorar aínda máis a potencia de saída e a eficiencia da ganancia.

O sistema de circuítos láser MOPA está composto por unha placa de control principal FPGA, unha fonte de bombeo, unha fonte de semente, unha placa de circuítos de controlador, un amplificador, etc. A placa de control principal FPGA impulsa a fonte de semente para emitir pulsos de luz de semente bruta de nivel MW con parámetros axustables xerando sinais eléctricos de pulso con formas de onda, anchos de pulso (de 5 a 200 ns) e taxas de repetición (de 30 a 900 kHz) axustables. Este sinal entrégase a través do illador ao módulo de amplificación óptica de dúas etapas composto polo preamplificador e o amplificador principal e, finalmente, emite un láser de pulso curto de alta enerxía a través do illador óptico con función de colimación. A fonte de semente está equipada cun fotodetector interno para monitorizar a potencia de saída en tempo real e devolvela á placa de control principal FPGA. A placa de control principal controla os circuítos de accionamento da bomba 1 e 2 para lograr as operacións de apertura e peche das fontes de bomba 1, 2 e 3. Cando ofotodetectorSe non detecta a saída da luz de sinal, a placa de control principal apagará a fonte da bomba para evitar danos no YDDCF e nos dispositivos ópticos debido á falta de entrada de luz de sementes.

O sistema de traxectoria óptica láser MOPA adopta unha estrutura totalmente de fibra e consta dun módulo de oscilación principal e un módulo de amplificación de dúas etapas. O módulo de oscilación principal toma un díodo láser semicondutor (LD) cunha lonxitude de onda central de 1064 nm, un ancho de liña de 3 nm e unha potencia de saída continua máxima de 400 mW como fonte de orixe, e combínao cunha rede de Bragg de fibra (FBG) cunha reflectividade do 99 % a 1063,94 nm e un ancho de liña de 3,5 nm para formar un sistema de selección de lonxitude de onda. O módulo de amplificación de dúas etapas adopta un deseño de bomba inversa e os YDDCF con diámetros de núcleo de 8 e 30 μm configúranse respectivamente como medio de ganancia. Os coeficientes de absorción da bomba de revestimento correspondentes son 1,0 e 2,1 dB/m a 915 nm, respectivamente.