Projekt ścieżki optycznej lasera światłowodowego o wąskiej szerokości linii

Projekt ścieżki optycznej włókna spolaryzowanegolaser o wąskiej szerokości linii

1. Przegląd

Laser światłowodowy spolaryzowany o wąskiej szerokości linii 1018 nm. Długość fali roboczej wynosi 1018 nm, moc wyjściowa lasera wynosi 104 W, szerokości widmowe 3 dB i 20 dB wynoszą odpowiednio ~21 GHz i ~72 GHz, współczynnik ekstynkcji polaryzacji wynosi >17,5 dB, a jakość wiązki jest wysoka (2 x M – 1,62 i 2 y M).system laserowyze sprawnością nachylenia wynoszącą 79% (∼1,63).

2. Opis ścieżki optycznej

Wlaser światłowodowy o wąskiej szerokości linii spolaryzowanejLiniowo spolaryzowany oscylator lasera światłowodowego składa się z pary siatek światłowodowych utrzymujących polaryzację oraz 1,5-metrowego włókna o podwójnym płaszczu i średnicy 10/125 μm domieszkowanego iterbem, utrzymującego polaryzację, jako ośrodka wzmocnienia. Współczynnik absorpcji tego włókna optycznego przy długości fali 976 nm wynosi 5 dB/m. Oscylator lasera jest pompowany przez blokowaną falę o długości fali 976 nm.laser półprzewodnikowyo maksymalnej mocy 27 W poprzez łącznik wiązki (1+1)×1 z zachowaniem polaryzacji. Siatka o wysokim współczynniku odbicia ma współczynnik odbicia ponad 99%, a szerokość pasma odbicia 3 dB wynosi około 0,22 nm. Niska szerokość pasma odbicia siatki wynosi 40%, a szerokość pasma odbicia 3 dB wynosi około 0,216 nm. Centralne długości fal odbicia obu siatek wynoszą 1018 nm. Aby zrównoważyć moc wyjściową rezonatora laserowego i współczynnik tłumienia ASE, niski współczynnik odbicia siatki został zoptymalizowany do 40%. Włókno końcowe siatki o wysokim współczynniku odbicia jest zespolone ze włóknem wzmocnienia, podczas gdy włókno końcowe siatki o niskim współczynniku odbicia jest obrócone o 90° i zespolone ze włóknem końcowym filtra płaszczowego. Zatem położenie szczytowe długości fali odbicia w osi szybkiej siatki o wysokim odbiciu pokrywa się z położeniem szczytowym długości fali odbicia w osi wolnej siatki o niskim odbiciu. W ten sposób w wnęce rezonansowej może oscylować tylko jeden laser spolaryzowany. Pozostała część światła pompującego w płaszczu światłowodu jest filtrowana przez samodzielnie wykonany filtr płaszcza wtopiony w wnękę rezonansową, a wyjściowy pigtail jest ścięty pod kątem 8°, aby zapobiec sprzężeniu zwrotnemu na powierzchni czołowej i oscylacjom pasożytniczym.

3. Wiedza ogólna

Mechanizm generowania liniowo spolaryzowanych laserów światłowodowych: Ze względu na dwójłomność naprężeniową, gruszkowate włókno utrzymujące polaryzację ma dwie ortogonalne osie polaryzacji, znane jako oś szybka i oś wolna. Ogólnie rzecz biorąc, ponieważ współczynnik załamania światła osi wolnej jest większy niż osi szybkiej, siatka naniesiona na włóknie utrzymującym polaryzację ma dwie różne centralne długości fal. Wnęka rezonansowa liniowo spolaryzowanego lasera światłowodowego składa się zazwyczaj z dwóch siatek utrzymujących polaryzację. Długości fal siatki niskorefleksyjnej i siatki wysokorefleksyjnej na osi szybkiej i wolnej odpowiadają sobie odpowiednio. Gdy pasmo odbicia siatki utrzymującej polaryzację jest wystarczająco wąskie, widma transmisji w kierunkach osi szybkiej i wolnej mogą być rozdzielone, a obie długości fal mogą drgać w wnęce rezonansowej. Zgodnie z zasadą oscylacji dwufalowej siatki z zachowaniem polaryzacji, w eksperymencie można zastosować metodę spawania równoległego, aby ją osiągnąć. Podczas spawania osie obu siatek, zachowujące polaryzację, są wyrównane. W ten sposób dwa piki transmisyjne siatki o wysokim współczynniku odbicia odpowiadają pikom siatki o niskim współczynniku odbicia, co pozwala na uzyskanie dwufalowego sygnału wyjściowego lasera.

W rzeczywistych systemach z utrzymaniem polaryzacji lasera, skos liniowy jest ważnym wskaźnikiem oceny charakterystyk wyjściowych laserów liniowo spolaryzowanych. Zasadniczo okres siatki o wysokim współczynniku odbicia jest dłuższy niż okres siatki o niskim współczynniku odbicia. Aby uzyskać laser spolaryzowany liniowo o wysokiej wartości współczynnika PER, wystarczy drgać tylko jeden pik polaryzacji. Gdy oś szybka siatki o niskim współczynniku odbicia znajduje się wzdłuż osi wolnej siatki o wysokim współczynniku odbicia, centralna długość fali w kierunku osi szybkiej siatki o niskim współczynniku odbicia odpowiada długości fali w kierunku osi wolnej siatki o wysokim współczynniku odbicia, podczas gdy pik transmisji w kierunku osi wolnej siatki o niskim współczynniku odbicia nie odpowiada pikowi transmisji w kierunku osi szybkiej siatki o wysokim współczynniku odbicia. W ten sposób jeden pik transmisji może drgać. Podobnie, gdy oś wolna siatki o niskim współczynniku odbicia pokrywa się z osią szybką siatki o wysokim współczynniku odbicia, centralna długość fali osi wolnej siatki o niskim współczynniku odbicia odpowiada długości fali osi szybkiej siatki o wysokim współczynniku odbicia, podczas gdy pik transmisji osi szybkiej siatki o niskim współczynniku odbicia nie odpowiada pikowi transmisji osi wolnej siatki o wysokim współczynniku odbicia. W ten sposób jeden pik transmisji może również drgać. Obie powyższe metody pozwalają uzyskać liniowo spolaryzowany sygnał wyjściowy lasera. Zgodnie z zasadą oscylacji lasera liniowo spolaryzowanego o pojedynczej długości fali siatki z zachowaniem polaryzacji, w eksperymencie można zastosować metodę splicingu ortogonalnego, aby to osiągnąć. Gdy kąt łączenia osi utrzymujących polaryzację siatki o wysokim współczynniku odbicia i siatki o niskim współczynniku odbicia wynosi 90°, pik transmisji w kierunku wolnej osi siatki o wysokim współczynniku odbicia odpowiada pikowi transmisji w kierunku szybkiej osi siatki o niskim współczynniku odbicia, dzięki czemu można uzyskać sygnał wyjściowy lasera światłowodowego o pojedynczej długości fali i polaryzacji liniowej.