Proiectarea căii optice a fibrei polarizatelaser cu lățime de linie îngustă
1. Prezentare generală
Laser cu fibră polarizată de 1018 nm, cu lățime de linie îngustă. Lungimea de undă de lucru este de 1018 nm, puterea de ieșire a laserului este de 104 W, lățimile spectrale de 3 dB și 20 dB sunt de ~21 GHz și respectiv ~72 GHz, raportul de extincție a polarizării este >17,5 dB, iar calitatea fasciculului este ridicată (2 x M – 1,62 și 2 y M).sistem lasercu o eficiență a pantei de 79% (∼1,63).
2. Descrierea căii optice
Într-olaser cu fibră polarizată cu lățime de linie îngustă, oscilatorul laser cu fibră polarizată liniar este compus dintr-o pereche de rețele de fibră care mențin polarizarea și o fibră de menținere a polarizării cu dublă înveliș, dopată cu yterbiu, de 1,5 metri lungime și 10/125 μm, ca mediu de amplificare. Coeficientul de absorbție al acestei fibre optice la 976 nm este de 5 dB/m. Oscilatorul laser este pompat de un oscilator laser blocat la lungimea de undă de 976 nmlaser semiconductorcu o putere maximă de 27 W printr-un combinator de fascicul (1+1)×1 care menține polaritatea. Rețeaua de reflexie înaltă are o reflectivitate de peste 99%, iar lățimea de bandă de reflexie de 3 dB este de aproximativ 0,22 nm. Reflectivitatea scăzută a rețelei este de 40%, iar lățimea de bandă de reflexie de 3 dB este de aproximativ 0,216 nm. Lungimile de undă de reflexie centrale ale ambelor rețele sunt la 1018 nm. Pentru a echilibra puterea de ieșire a rezonatorului laser și raportul de suprimare ASE, reflectivitatea scăzută a rețelei a fost optimizată la 40%. Fibra coadă a rețelei de reflexie înaltă este fuzionată cu fibra de amplificare, în timp ce fibra coadă a rețelei de reflexie scăzută este rotită cu 90° și fuzionată cu fibra coadă a filtrului de înveliș. Astfel, poziția de vârf a lungimii de undă de reflexie pe axa rapidă a rețelei de reflexie înaltă se potrivește cu cea a lungimii de undă de reflexie pe axa lentă a rețelei de reflexie scăzută. În acest fel, doar un laser polarizat poate oscila în cavitatea rezonantă. Lumina de pompare rămasă în învelișul fibrei optice este filtrată de un filtru de înveliș fabricat manual, integrat în cavitatea rezonantă, iar pigtail-ul de ieșire este teșit cu 8° pentru a preveni feedback-ul la capătul feței și oscilația parazitară.
3. Cunoștințe generale
Mecanismul de generare a laserelor cu fibră polarizată liniar: Datorită birefringenței de stres, fibra care menține polarizarea în formă de pară are două axe de polarizare ortogonale, cunoscute sub numele de axă rapidă și axă lentă. În general, deoarece indicele de refracție al axei lente este mai mare decât cel al axei rapide, rețeaua de rezonanță scrisă pe fibra care menține polarizarea are două lungimi de undă centrale diferite. Cavitatea rezonantă a unui laser cu fibră polarizată liniar este de obicei compusă din două rețele care mențin polarizarea. Lungimile de undă ale rețelei cu reflexie redusă și ale rețelei cu reflexie ridicată de pe axa rapidă și respectiv de pe axa lentă corespund. Atunci când lățimea de bandă de reflexie a rețelei care menține polarizarea este suficient de îngustă, spectrele de transmisie în direcțiile axei rapide și axei lente pot fi separate, iar ambele lungimi de undă pot vibra în interiorul cavității rezonante. Conform principiului oscilației cu lungime de undă dublă a rețelei care menține polarizarea, în experiment, se poate adopta metoda de sudare paralelă pentru a realiza acest lucru. În timpul sudării, axele de menținere a polarizării ale celor două rețele de difracție sunt aliniate. În acest fel, cele două vârfuri de transmisie ale rețelei de difracție cu reflexie ridicată corespund cu cele ale rețelei de difracție cu reflexie redusă, putând fi realizată o ieșire laser cu lungime de undă dublă.
În sistemele reale de menținere a polarizării laserului, asimetria liniară este un indicator important pentru evaluarea caracteristicilor de ieșire ale laserelor polarizate liniar. În general, perioada unei rețele cu reflectanță ridicată este mai mare decât cea a unei rețele cu reflectanță scăzută. Pentru a obține un laser polarizat liniar cu o valoare PER ridicată, este necesar să vibreze doar un vârf de polarizare. Când axa rapidă a rețelei cu reflectanță scăzută este de-a lungul axei lente a rețelei cu reflectanță ridicată, lungimea de undă centrală în direcția axei rapide a rețelei cu reflexie scăzută corespunde cu cea din direcția axei lente a rețelei cu reflexie ridicată, în timp ce vârful de transmisie în direcția axei lente a rețelei cu reflexie scăzută nu corespunde cu vârful de transmisie în direcția axei rapide a rețelei cu reflexie ridicată. În acest fel, un vârf de transmisie poate fi vibrat. În mod similar, atunci când axa lentă a unei rețele cu reflectanță redusă se află de-a lungul axei rapide a unei rețele cu reflectanță ridicată, lungimea de undă centrală a axei lente a rețelei cu reflectanță redusă corespunde cu cea a axei rapide a rețelei cu reflectanță ridicată, în timp ce vârful de transmisie al axei rapide a rețelei cu reflectanță redusă nu corespunde cu cea a axei lente a rețelei cu reflectanță ridicată. În acest fel, se poate vibra și un vârf de transmisie. Ambele metode de mai sus pot obține o ieșire laser polarizată liniar. Conform principiului oscilației laserului polarizat liniar cu o singură lungime de undă a rețelei de menținere a polarizării, în experiment, se poate adopta metoda de îmbinare ortogonală pentru a realiza acest lucru. Când unghiul de îmbinare al axelor de menținere a polarizării ale rețelei de reflexie înaltă și ale rețelei de reflexie joasă este de 90°, vârful de transmisie în direcția axei lentă a rețelei de reflexie înaltă corespunde vârfului de transmisie în direcția axei rapide a rețelei de reflexie joasă și, astfel, se poate realiza ieșirea laserului cu fibră polarizată liniar cu o singură lungime de undă.
Data publicării: 12 septembrie 2025