Mataas na lakas na pulsed laser na may all-fiber na istrukturang MOPA

Mataas na lakas na pulsed laserna may all-fiber na istrukturang MOPA

Ang mga pangunahing uri ng istruktura ng fiber laser ay kinabibilangan ng single resonator, beam combination at master oscillating power amplifier (MOPA) na istruktura. Kabilang sa mga ito, ang istrukturang MOPA ay naging isa sa mga kasalukuyang hotspot ng pananaliksik dahil sa kakayahan nitong makamit ang mataas na pagganap.pulsed laseroutput na may naaayos na lapad ng pulso at dalas ng pag-uulit (tinutukoy bilang lapad ng pulso at dalas ng pag-uulit).

Ang prinsipyo ng paggana ng MOPA laser ay ang mga sumusunod: Ang pangunahing oscillator (MO) ay isang high-performance seed sourcelaser na semikondaktorna bumubuo ng seed signal light na may mga adjustable parameter sa pamamagitan ng direct pulse modulation. Ang Field Programmable gate Array (FPGA) main control ay naglalabas ng mga pulse current signal na may mga adjustable parameter, na kinokontrol ng drive circuit upang patakbuhin ang seed source at kumpletuhin ang initial modulation ng seed light. Matapos matanggap ang mga control instruction mula sa FPGA main control board, sinisimulan ng pump source drive circuit ang pump source upang makabuo ng pump light. Matapos maiugnay ang seed light at ang pump light sa beam splitter, ini-inject ang mga ito sa Yb3+-doped double-clad optical fiber (YDDCF) sa two-stage optical amplification module. Sa prosesong ito, sinisipsip ng mga Yb3+ ion ang enerhiya ng pump light upang bumuo ng population inversion distribution. Kasunod nito, batay sa mga prinsipyo ng travelling wave amplification at stimulated emission, nakakamit ng seed signal light ang mataas na power gain sa two-stage optical amplification module, na sa huli ay naglalabas ng high-powernanosegundo na pulsed laserDahil sa pagtaas ng peak power, ang pinalakas na pulse signal ay maaaring makaranas ng pulse width compression dahil sa gain clamping effect. Sa mga praktikal na aplikasyon, ang mga multi-stage amplification structure ay kadalasang ginagamit upang higit pang mapahusay ang output power at makakuha ng efficiency.

Ang sistema ng MOPA laser circuit ay binubuo ng isang FPGA main control board, isang pump source, isang seed source, isang driver circuit board, isang amplifier, atbp. Ang FPGA main control board ang nagpapagana sa seed source upang mag-output ng MW-level raw seed light pulses na may mga adjustable parameter sa pamamagitan ng pagbuo ng mga pulse electrical signal na may mga adjustable waveform, pulse width (5 hanggang 200ns), at repetition rates (30 hanggang 900kHz). Ang signal na ito ay ipinapasok sa pamamagitan ng isolator papunta sa two-stage optical amplification module na binubuo ng preamplifier at main amplifier, at sa huli ay naglalabas ng high-energy short-pulse laser sa pamamagitan ng optical isolator na may collimation function. Ang seed source ay nilagyan ng internal photodetector upang subaybayan ang output power sa real time at ibalik ito sa FPGA main control board. Kinokontrol ng main control board ang pump drive circuits 1 at 2 upang makamit ang mga operasyon ng pagbubukas at pagsasara ng mga pump sources 1, 2 at 3. Kapag angphotodetectorKung hindi matukoy ang output ng signal light, papatayin ng main control board ang pinagmumulan ng bomba upang maiwasan ang pinsala sa YDDCF at mga optical device dahil sa kakulangan ng seed light input.

Ang MOPA laser optical path system ay gumagamit ng all-fiber structure at binubuo ng isang main oscillation module at isang two-stage amplification module. Ang main oscillation module ay gumagamit ng semiconductor laser diode (LD) na may central wavelength na 1064nm, linewidth na 3nm, at maximum continuous output power na 400mW bilang seed source, at pinagsasama ito sa isang fiber Bragg grating (FBG) na may reflectivity na 99%@1063.94nm at linewidth na 3.5nm upang bumuo ng wavelength selection system. Ang 2-stage amplification module ay gumagamit ng reverse pump design, at ang YDDCF na may core diameters na 8 at 30μm ay kino-configure bilang gain media. Ang katumbas na coefficient ng absorption ng coating pump ay 1.0 at 2.1dB/m@915nm, ayon sa pagkakabanggit.