Lieljaudas impulsa lāzers ar pilnībā no šķiedrām veidotu MOPA struktūru

Lieljaudas impulsa lāzersar pilnībā no šķiedrām veidotu MOPA struktūru

Galvenie šķiedru lāzeru strukturālie veidi ir viena rezonatora, staru kombinācijas un galvenā svārstīgā jaudas pastiprinātāja (MOPA) struktūras. Starp tām MOPA struktūra ir kļuvusi par vienu no pašreizējām pētniecības jomām, pateicoties tās spējai sasniegt augstu veiktspēju.impulsa lāzersizeja ar regulējamu impulsa platumu un atkārtošanās frekvenci (turpmāk tekstā — impulsa platums un atkārtošanās frekvence).

MOPA lāzera darbības princips ir šāds: galvenais oscilators (MO) ir augstas veiktspējas sēklas avotspusvadītāju lāzerskas ģenerē sēklas signāla gaismu ar regulējamiem parametriem, izmantojot tiešu impulsu modulāciju. Lauka programmējamā vārtu masīva (FPGA) galvenā vadība izvada impulsa strāvas signālus ar regulējamiem parametriem, kurus kontrolē piedziņas ķēde, lai darbinātu sēklas avotu un pabeigtu sēklas gaismas sākotnējo modulāciju. Pēc vadības instrukciju saņemšanas no FPGA galvenās vadības plates, sūkņa avota piedziņas ķēde iedarbina sūkņa avotu, lai ģenerētu sūkņa gaismu. Pēc tam, kad sēklas gaisma un sūkņa gaisma ir savienotas ar staru sadalītāju, tās attiecīgi tiek ievadītas Yb3+ leģētā dubultapvalka optiskajā šķiedrā (YDDCF) divpakāpju optiskās pastiprināšanas modulī. Šī procesa laikā Yb3+ joni absorbē sūkņa gaismas enerģiju, veidojot populācijas inversijas sadalījumu. Pēc tam, pamatojoties uz skrejošā viļņa pastiprināšanas un stimulētās emisijas principiem, sēklas signāla gaisma divpakāpju optiskās pastiprināšanas modulī sasniedz lielu jaudas pieaugumu, galu galā izvadot lielas jaudas...nanosekundes impulsa lāzersMaksimālās jaudas palielināšanās dēļ pastiprinātajam impulsa signālam var rasties impulsa platuma saspiešana pastiprinājuma ierobežošanas efekta dēļ. Praktiskos pielietojumos bieži tiek izmantotas daudzpakāpju pastiprināšanas struktūras, lai vēl vairāk palielinātu izejas jaudu un pastiprinājuma efektivitāti.

MOPA lāzera shēmas sistēma sastāv no FPGA galvenās vadības plates, sūkņa avota, sēklas avota, draivera shēmas plates, pastiprinātāja utt. FPGA galvenā vadības plate darbina sēklas avotu, lai tas izvadītu MW līmeņa neapstrādātus sēklas gaismas impulsus ar regulējamiem parametriem, ģenerējot impulsa elektriskos signālus ar regulējamām viļņu formām, impulsa platumu (no 5 līdz 200 ns) un atkārtošanās frekvenci (no 30 līdz 900 kHz). Šis signāls tiek ievadīts caur izolatoru divpakāpju optiskās pastiprināšanas modulī, kas sastāv no priekšpastiprinātāja un galvenā pastiprinātāja, un visbeidzot izvada augstas enerģijas īso impulsu lāzeru caur optisko izolatoru ar kolimācijas funkciju. Sēklas avots ir aprīkots ar iekšējo fotodetektoru, lai reāllaikā uzraudzītu izejas jaudu un padotu to atpakaļ uz FPGA galveno vadības plati. Galvenā vadības plate kontrolē sūkņa piedziņas shēmas 1 un 2, lai panāktu sūkņa avotu 1, 2 un 3 atvēršanas un aizvēršanas darbības. KadfotodetektorsJa neizdodas noteikt signāllampas izeju, galvenā vadības plate izslēgs sūkņa avotu, lai novērstu YDDCF un optisko ierīču bojājumus sēklu gaismas ieejas trūkuma dēļ.

MOPA lāzera optiskā ceļa sistēma ir pilnībā no šķiedrām veidota un sastāv no galvenā svārstību moduļa un divpakāpju pastiprināšanas moduļa. Galvenais svārstību modulis kā sākuma avotu izmanto pusvadītāju lāzera diodi (LD) ar centrālā viļņa garumu 1064 nm, līnijas platumu 3 nm un maksimālo nepārtraukto izejas jaudu 400 mW, un apvieno to ar šķiedru Brega režģi (FBG) ar atstarošanas spēju 99% pie 1063,94 nm un līnijas platumu 3,5 nm, veidojot viļņa garuma izvēles sistēmu. Divpakāpju pastiprināšanas modulis izmanto reversā sūkņa konstrukciju, un kā pastiprināšanas vide ir konfigurēti YDDCF ar serdes diametru 8 un 30 μm. Atbilstošie pārklājuma sūkņa absorbcijas koeficienti ir attiecīgi 1,0 un 2,1 dB/m pie 915 nm.