Vysokovýkonný pulzný lasers celovláknovou štruktúrou MOPA
Medzi hlavné štrukturálne typy vláknových laserov patria štruktúry s jedným rezonátorom, kombinované lúče a hlavné oscilačné výkonové zosilňovače (MOPA). Spomedzi nich sa štruktúra MOPA stala jedným z hlavných oblastí súčasného výskumu vďaka svojej schopnosti dosiahnuť vysoký výkon.pulzný laservýstup s nastaviteľnou šírkou impulzu a opakovacou frekvenciou (označovanou ako šírka impulzu a opakovacia frekvencia).
Princíp fungovania MOPA laseru je nasledovný: Hlavný oscilátor (MO) je vysokovýkonný zdroj semien.polovodičový laserktorý generuje počiatočné signálne svetlo s nastaviteľnými parametrami prostredníctvom priamej impulznej modulácie. Hlavné riadenie programovateľného hradlového poľa (FPGA) vysiela impulzné prúdové signály s nastaviteľnými parametrami, ktoré sú riadené riadiacim obvodom na ovládanie počiatočného zdroja a dokončenie počiatočnej modulácie počiatočného svetla. Po prijatí riadiacich pokynov z hlavnej riadiacej dosky FPGA riadiaci obvod zdroja čerpadla spustí zdroj čerpadla na generovanie čerpacieho svetla. Po spojení počiatočného svetla a čerpacieho svetla deličom lúča sú tieto vlákna vstreknuté do dvojito potiahnutého optického vlákna (YDDCF) dopovaného Yb3+ v dvojstupňovom optickom zosilňovacom module. Počas tohto procesu ióny Yb3+ absorbujú energiu čerpacieho svetla a vytvárajú inverzné rozdelenie populácie. Následne, na základe princípov zosilnenia postupnej vlny a stimulovanej emisie, počiatočné signálne svetlo dosahuje vysoký výkonový zisk v dvojstupňovom optickom zosilňovacom module, čo v konečnom dôsledku produkuje vysoký výkon.nanosekundový pulzný laserV dôsledku zvýšenia špičkového výkonu môže zosilnený impulzný signál zaznamenať kompresiu šírky impulzu v dôsledku efektu obmedzenia zosilnenia. V praktických aplikáciách sa na ďalšie zvýšenie výstupného výkonu a účinnosti zosilnenia často používajú viacstupňové zosilňovacie štruktúry.
Laserový obvodový systém MOPA sa skladá z hlavnej riadiacej dosky FPGA, zdroja čerpadla, seedového zdroja, dosky s budičom, zosilňovača atď. Hlavná riadiaca doska FPGA riadi seedový zdroj na výstup impulzov surového seedového svetla na úrovni MW s nastaviteľnými parametrami generovaním impulzných elektrických signálov s nastaviteľnými priebehmi, šírkami impulzov (5 až 200 ns) a opakovacími frekvenciami (30 až 900 kHz). Tento signál je cez izolátor privádzaný do dvojstupňového optického zosilňovacieho modulu zloženého z predzosilňovača a hlavného zosilňovača a nakoniec cez optický izolátor s kolimačnou funkciou vydáva vysokoenergetický krátkopulzný laser. Seedový zdroj je vybavený interným fotodetektorom na monitorovanie výstupného výkonu v reálnom čase a jeho spätné vedenie do hlavnej riadiacej dosky FPGA. Hlavná riadiaca doska riadi obvody pohonu čerpadla 1 a 2 na dosiahnutie otváracích a zatváracích operácií zdrojov čerpadla 1, 2 a 3. Keď...fotodetektorAk sa nepodarí zistiť výstup signálneho svetla, hlavná riadiaca doska vypne zdroj čerpadla, aby sa predišlo poškodeniu YDDCF a optických zariadení v dôsledku nedostatku vstupu semenného svetla.
Systém optickej dráhy laseru MOPA využíva čisto vláknovú štruktúru a pozostáva z hlavného oscilačného modulu a dvojstupňového zosilňovacieho modulu. Hlavný oscilačný modul využíva ako zdroj semienka polovodičovú laserovú diódu (LD) s centrálnou vlnovou dĺžkou 1064 nm, šírkou čiary 3 nm a maximálnym kontinuálnym výstupným výkonom 400 mW a kombinuje ju s vláknovou Braggovou mriežkou (FBG) s odrazivosťou 99 % pri 1063,94 nm a šírkou čiary 3,5 nm, čím vytvára systém výberu vlnovej dĺžky. Dvojstupňový zosilňovací modul využíva konštrukciu s reverzným čerpaním a ako zosilňovacie médium sú konfigurované YDDCF s priemerom jadra 8 a 30 μm. Zodpovedajúce absorpčné koeficienty povlakového čerpadla sú 1,0 a 2,1 dB/m pri 915 nm.
Čas uverejnenia: 17. septembra 2025