Deseño de traxectoria óptica dun láser de fibra polarizada de ancho de liña estreito

Deseño de camiño óptico de fibra polarizadaláser de ancho de liña estreito

1. Visión xeral

Láser de fibra polarizada de ancho de liña estreito de 1018 nm. A lonxitude de onda de traballo é de 1018 nm, a potencia de saída do láser é de 104 W, as larguras espectrais de 3 dB e 20 dB son ~21 GHz e ~72 GHz respectivamente, a taxa de extinción da polarización é >17,5 dB e a calidade do feixe é alta (2 x M – 1,62 e 2 y M).sistema lásercunha eficiencia de pendente do 79 % (∼1,63).

2. Descrición da ruta óptica

Nunhaláser de fibra polarizada de ancho de liña estreito, o oscilador láser de fibra con polarización lineal está composto por un par de redes de fibra que manteñen a polarización e unha fibra de mantemento da polarización de dobre revestimento dopada con iterbio de 10/125 μm e 1,5 metros de lonxitude como medio de ganancia. O coeficiente de absorción desta fibra óptica a 976 nm é de 5 dB/m. O oscilador láser é bombeado por un oscilador de lonxitude de onda de 976 nm bloqueadoláser semicondutorcunha potencia máxima de 27 W a través dun combinador de feixe (1+1)×1 que mantén a polaridade. A rede de alta reflexión ten unha reflectividade de máis do 99 % e o ancho de banda de reflexión de 3 dB é de aproximadamente 0,22 nm. A baixa reflectividade da rede é do 40 % e o ancho de banda de reflexión de 3 dB é de aproximadamente 0,216 nm. As lonxitudes de onda de reflexión centrais de ambas redes están a 1018 nm. Para equilibrar a potencia de saída do resonador láser e a relación de supresión ASE, a baixa reflectividade da rede optimizouse ao 40 %. A fibra de cola da rede de alta reflexión está fusionada coa fibra de ganancia, mentres que a fibra de cola da rede de baixa reflexión xira 90° e fusionase coa fibra de cola do filtro de revestimento. Así, a posición máxima da lonxitude de onda de reflexión do eixe rápido da rede de alta reflexión coincide coa da lonxitude de onda de reflexión do eixe lento da rede de baixa reflexión. Deste xeito, só un láser polarizado pode oscilar na cavidade resonante. A luz de bombeo restante no revestimento da fibra óptica fíltrase mediante un filtro de revestimento autofabricado fusionado na cavidade resonante, e a cola de xiro de saída está biselada 8° para evitar a retroalimentación da cara final e a oscilación parasitaria.

3. Coñecementos previos

O mecanismo de xeración de láseres de fibra con polarización lineal: debido á birrefrinxencia de tensión, a fibra que mantén a polarización en forma de pera ten dous eixes de polarización ortogonais, coñecidos como eixe rápido e eixe lento. Xeralmente, dado que o índice de refracción do eixe lento é maior que o do eixe rápido, a reixa escrita na fibra que mantén a polarización ten dúas lonxitudes de onda centrais diferentes. A cavidade resonante dun láser de fibra con polarización lineal adoita estar composta por dúas reixas que manteñen a polarización. As lonxitudes de onda da reixa de baixa reflexión e a reixa de alta reflexión no eixe rápido e no eixe lento correspóndense respectivamente. Cando o ancho de banda de reflexión da reixa que mantén a polarización é o suficientemente estreito, os espectros de transmisión nas direccións do eixe rápido e do eixe lento pódense separar, e ambas as lonxitudes de onda poden vibrar dentro da cavidade resonante. Segundo o principio de oscilación de dobre lonxitude de onda da reixa que mantén a polarización, no experimento, pódese adoptar o método de soldadura paralela para conseguilo. Durante a soldadura, os eixes de mantemento da polarización das dúas redes están aliñados. Deste xeito, os dous picos de transmisión da rede de alta reflexión correspóndense cos da rede de baixa reflexión, e así pódese obter unha saída láser de dobre lonxitude de onda.

Nos sistemas reais de mantemento da polarización láser, a asimetría lineal é un indicador importante para avaliar as características de saída dos láseres con polarización lineal. En xeral, o período dunha rede de alta reflectancia é maior que o dunha rede de baixa reflectancia. Para conseguir un láser con polarización lineal cun valor PER alto, só é necesario que vibre un pico de polarización. Cando o eixe rápido da rede de baixa reflectancia está ao longo do eixe lento da rede de alta reflectancia, a lonxitude de onda central na dirección do eixe rápido da rede de baixa reflexión corresponde á da dirección do eixe lento da rede de alta reflexión, mentres que o pico de transmisión na dirección do eixe lento da rede de baixa reflexión non corresponde ao pico de transmisión na dirección do eixe rápido da rede de alta reflexión. Deste xeito, pódese facer vibrar un pico de transmisión. Do mesmo xeito, cando o eixe lento dunha reixa de baixa reflectancia está ao longo do eixe rápido dunha reixa de alta reflectancia, a lonxitude de onda central do eixe lento da reixa de baixa reflectancia corresponde á do eixe rápido da reixa de alta reflectancia, mentres que o pico de transmisión do eixe rápido da reixa de baixa reflectancia non corresponde á do eixe lento da reixa de alta reflectancia. Deste xeito, tamén se pode vibrar un pico de transmisión. Ambos os dous métodos anteriores poden conseguir unha saída láser polarizada linealmente. De acordo co principio de oscilación láser polarizada linealmente de lonxitude de onda única da reixa de mantemento da polarización, no experimento, pódese adoptar o método de empalme ortogonal para conseguilo. Cando o ángulo de empalme dos eixes de mantemento da polarización da reixa de alta reflexión e da reixa de baixa reflexión é de 90°, o pico de transmisión na dirección do eixe lento da reixa de alta reflexión corresponde ao pico de transmisión na dirección do eixe rápido da reixa de baixa reflexión e, polo tanto, pódese obter a saída dun láser de fibra polarizada linealmente de lonxitude de onda única.