Polarizētas šķiedras šaura līnijas platuma lāzera optiskā ceļa dizains

Polarizētas šķiedras optiskā ceļa dizainsšaura līnijas platuma lāzers

1. Pārskats

1018 nm polarizēts šaura līnijas platuma šķiedras lāzers. Darba viļņa garums ir 1018 nm, lāzera izejas jauda ir 104 W, spektra platumi 3 dB un 20 dB ir attiecīgi ~21 GHz un ~72 GHz, polarizācijas ekstinkcijas koeficients ir >17,5 dB, un stara kvalitāte ir augsta (2 x M – 1,62 un 2 y M). Alāzera sistēmaar slīpuma efektivitāti 79% (∼1,63).

2. Optiskā ceļa apraksts

Kādāpolarizēts šķiedras šaura līnijas platuma lāzersLineāri polarizētais šķiedras lāzera oscilators sastāv no polarizāciju saglabājošu šķiedru režģu pāra un 1,5 metrus garas 10/125 μm iterbija dopētas divkārši pārklātas polarizāciju saglabājošas šķiedras kā pastiprināšanas vides. Šīs optiskās šķiedras absorbcijas koeficients pie 976 nm ir 5 dB/m. Lāzera oscilatoru pumpē 976 nm viļņa garuma bloķēts oscilators.pusvadītāju lāzersar maksimālo jaudu 27 W, izmantojot polaritāti saglabājošu (1+1)×1 staru kombinētāju. Augstas atstarošanas režģim ir atstarošanas spēja virs 99%, un 3 dB atstarošanas joslas platums ir aptuveni 0,22 nm. Režģa zemā atstarošanas spēja ir 40%, un 3 dB atstarošanas joslas platums ir aptuveni 0,216 nm. Abu režģu centrālie atstarošanas viļņa garumi ir 1018 nm. Lai līdzsvarotu lāzera rezonatora izejas jaudu un ASE slāpēšanas koeficientu, režģa zemā atstarošanas spēja tika optimizēta līdz 40%. Augstas atstarošanas režģa astes šķiedra ir sapludināta ar pastiprinājuma šķiedru, savukārt zemas atstarošanas režģa astes šķiedra ir pagriezta par 90° un sapludināta ar apvalka filtra astes šķiedru. Tādējādi augstas atstarošanas režģa ātrās ass atstarošanas viļņa garuma maksimālā pozīcija sakrīt ar zemas atstarošanas režģa lēnās ass atstarošanas viļņa garumu. Tādā veidā rezonanses rezonatorā var svārstīties tikai viens polarizēts lāzers. Atlikušo sūkņa gaismu optiskās šķiedras apšuvumā filtrē paštaisīts apšuvuma filtrs, kas ir iestrādāts rezonanses dobumā, un izejas pigtail ir nogriezts par 8°, lai novērstu gala virsmas atgriezenisko saiti un parazitāras svārstības.

3. Priekšzināšanas

Lineāri polarizētu šķiedru lāzeru ģenerēšanas mehānisms: Sprieguma dubultlaušanas dēļ bumbierveida polarizāciju saglabājošajai šķiedrai ir divas ortogonālas polarizācijas asis, kas pazīstamas kā ātrā ass un lēnā ass. Parasti, tā kā lēnās ass refrakcijas indekss ir lielāks nekā ātrās ass refrakcijas indekss, uz polarizāciju saglabājošās šķiedras uzrakstītajam režģim ir divi dažādi centrālie viļņu garumi. Lineāri polarizēta šķiedru lāzera rezonanses dobums parasti sastāv no diviem polarizāciju saglabājošiem režģiem. Zemas atstarošanas režģa un augstas atstarošanas režģa viļņu garumi uz ātrās ass un lēnās ass attiecīgi atbilst. Kad polarizāciju saglabājošā režģa atstarošanas joslas platums ir pietiekami šaurs, pārraides spektrus ātrās ass un lēnās ass virzienos var atdalīt, un abi viļņu garumi var vibrēt rezonanses dobumā. Saskaņā ar polarizāciju saglabājošā režģa divu viļņu garumu svārstību principu eksperimentā var izmantot paralēlās metināšanas metodi. Metināšanas laikā abu režģu polarizāciju saglabājošās asis ir izlīdzinātas. Tādā veidā augstas atstarošanas režģa divi pārraides pīķi atbilst zemas atstarošanas režģa pīķiem, un tādējādi var realizēt divu viļņu garumu lāzera izeju.

Faktiskās lāzera polarizāciju uzturošās sistēmās lineārais nobīde ir svarīgs rādītājs lineāri polarizētu lāzeru izejas raksturlielumu novērtēšanai. Parasti augstas atstarošanas režģa periods ir lielāks nekā zemas atstarošanas režģa periods. Lai iegūtu lineāri polarizētu lāzeru ar augstu PER vērtību, ir jāvibrē tikai vienam polarizācijas maksimumam. Kad zemas atstarošanas režģa ātrā ass atrodas gar augstas atstarošanas režģa lēno asi, tad centrālā viļņa garums zemas atstarošanas režģa ātrās ass virzienā atbilst augstas atstarošanas režģa lēnās ass virzienam, savukārt zemas atstarošanas režģa lēnās ass virziena pārraides maksimums neatbilst augstas atstarošanas režģa ātrās ass virziena pārraides maksimumam. Tādā veidā var vibrēt viens pārraides maksimums. Līdzīgi, ja zemas atstarošanas režģa lēnā ass atrodas gar augstas atstarošanas režģa ātro asi, tad zemas atstarošanas režģa lēnās ass centrālā viļņa garums atbilst augstas atstarošanas režģa ātrās ass viļņa garumam, savukārt zemas atstarošanas režģa ātrās ass caurlaidības maksimums neatbilst augstas atstarošanas režģa lēnās ass viļņa garumam. Tādā veidā var vibrēt arī viens caurlaidības maksimums. Abas iepriekš minētās metodes var panākt lineāri polarizēta lāzera starojumu. Saskaņā ar polarizāciju saglabājošā režģa viena viļņa garuma lineāri polarizētā lāzera svārstību principu eksperimentā var izmantot ortogonālo savienošanas metodi. Ja augstas atstarošanas režģa un zemas atstarošanas režģa polarizāciju saglabājošo asu savienošanas leņķis ir 90°, tad augstas atstarošanas režģa lēnās ass virziena caurlaidības maksimums atbilst zemas atstarošanas režģa ātrās ass virziena caurlaidības maksimumam, un tādējādi var realizēt viena viļņa garuma lineāri polarizēta šķiedru lāzera starojumu.