Laser impulsowy dużej mocyze strukturą MOPA z samych włókien
Główne typy strukturalne laserów światłowodowych obejmują struktury z pojedynczym rezonatorem, kombinację wiązek i główny oscylacyjny wzmacniacz mocy (MOPA). Spośród nich struktura MOPA stała się jednym z najgorętszych tematów badań ze względu na jej zdolność do osiągania wysokiej wydajności.laser pulsacyjnywyjście z regulowaną szerokością impulsu i częstotliwością powtarzania (nazywane szerokością impulsu i częstotliwością powtarzania).
Zasada działania lasera MOPA jest następująca: główny oscylator (MO) jest wysokowydajnym źródłem zarodkowymlaser półprzewodnikowyktóry generuje sygnał świetlny z nastawnymi parametrami poprzez bezpośrednią modulację impulsową. Główny układ sterujący FPGA (Field Programmable Gate Array) generuje impulsowe sygnały prądowe o nastawnych parametrach, które są sterowane przez układ sterujący w celu uruchomienia źródła światła z nastawą i zakończenia wstępnej modulacji światła z nastawą. Po otrzymaniu instrukcji sterujących z głównej płytki sterującej FPGA, układ sterujący źródła pompy uruchamia je w celu wygenerowania światła z nastawą. Po sprzężeniu światła z nastawą i światła z nastawą przez dzielnik wiązki, są one odpowiednio wstrzykiwane do światłowodu z podwójnym płaszczem domieszkowanym Yb3+ (YDDCF) w dwustopniowym module wzmocnienia optycznego. Podczas tego procesu jony Yb3+ absorbują energię światła z nastawą, tworząc rozkład inwersji obsadzeń. Następnie, w oparciu o zasady wzmocnienia fali bieżącej i emisji wymuszonej, światło z nastawą osiąga wysoki zysk mocy w dwustopniowym module wzmocnienia optycznego, ostatecznie generując sygnał o dużej mocy.laser impulsowy nanosekundowyZe względu na wzrost mocy szczytowej, wzmocniony sygnał impulsowy może ulec kompresji szerokości impulsu z powodu efektu ograniczenia wzmocnienia. W zastosowaniach praktycznych często stosuje się wielostopniowe struktury wzmacniające w celu dalszego zwiększenia mocy wyjściowej i efektywności wzmocnienia.
Układ lasera MOPA składa się z głównej płyty sterującej FPGA, źródła pompującego, źródła zarodkującego, płytki sterownika, wzmacniacza itd. Główna płyta sterująca FPGA steruje źródłem zarodkującym, generując impulsy światła zarodkującego o częstotliwości mikrofalowej z regulowanymi parametrami poprzez generowanie impulsowych sygnałów elektrycznych o regulowanych kształtach fali, szerokościach impulsów (od 5 do 200 ns) i częstotliwościach repetycji (od 30 do 900 kHz). Sygnał ten jest wprowadzany przez izolator do dwustopniowego modułu wzmocnienia optycznego, składającego się z przedwzmacniacza i wzmacniacza głównego, a następnie przez izolator optyczny z funkcją kolimacji generuje wysokoenergetyczny laser krótkoimpulsowy. Źródło zarodkujące jest wyposażone w wewnętrzny fotodetektor do monitorowania mocy wyjściowej w czasie rzeczywistym i przekazywania jej do głównej płyty sterującej FPGA. Główna płyta sterująca steruje obwodami napędowymi pomp 1 i 2 w celu realizacji operacji otwierania i zamykania źródeł pompujących 1, 2 i 3. Gdyfotodetektorjeśli nie zostanie wykryte wyjście sygnału świetlnego, główna płyta sterująca wyłączy źródło pompy, aby zapobiec uszkodzeniu YDDCF i urządzeń optycznych z powodu braku wejścia światła zasiewającego
Układ optyczny lasera MOPA wykorzystuje strukturę całkowicie światłowodową i składa się z głównego modułu oscylacyjnego oraz dwustopniowego modułu wzmacniającego. Główny moduł oscylacyjny wykorzystuje półprzewodnikową diodę laserową (LD) o centralnej długości fali 1064 nm, szerokości linii 3 nm i maksymalnej ciągłej mocy wyjściowej 400 mW jako źródło sygnału, a następnie łączy ją ze światłowodową siatką Bragga (FBG) o współczynniku odbicia 99% przy 1063,94 nm i szerokości linii 3,5 nm, tworząc system wyboru długości fali. Dwustopniowy moduł wzmacniający wykorzystuje konstrukcję pompy odwrotnej, a filtry YDDCF o średnicach rdzeni 8 i 30 μm są odpowiednio skonfigurowane jako ośrodki wzmacniające. Współczynniki absorpcji pompy powłokowej wynoszą odpowiednio 1,0 i 2,1 dB/m przy 915 nm.
Czas publikacji: 17.09.2025