Polarisoidun kuidun optisen reitin suunnittelukapeaviivainen laser
1. Yleiskatsaus
1018 nm:n polarisoitu kapeaviivainen kuitulaser. Työskentelyaallonpituus on 1018 nm, laserin lähtöteho on 104 W, 3 dB:n ja 20 dB:n spektrileveydet ovat ~21 GHz ja ~72 GHz, polarisaation ekstinktiosuhde on >17,5 dB ja säteen laatu on korkea (2 x M – 1,62 ja 2 y M). Alaserjärjestelmäjonka kaltevuustehokkuus on 79 % (∼1,63).
2. Optisen reitin kuvaus
Yhdessäpolarisoitu kuitulaser, kapeaviivainenLineaarisesti polarisoitu kuitulaseroskillaattori koostuu parista polarisaatiota ylläpitäviä kuituhiloja ja 1,5 metriä pitkästä 10/125 μm:n ytterbium-dopatusta kaksoispäällysteisestä polarisaatiota ylläpitävästä kuidusta vahvistusväliaineena. Tämän optisen kuidun absorptiokerroin 976 nm:ssä on 5 dB/m. Laseroskillaattoria pumpataan 976 nm:n aallonpituuslukitullapuolijohdelasermaksimiteholla 27 W napaisuuden säilyttävän (1+1)×1 säteenyhdistimen kautta. Korkean heijastuksen omaavan hilan heijastavuus on yli 99 % ja 3 dB:n heijastuskaistanleveys on noin 0,22 nm. Hilan matala heijastavuus on 40 % ja 3 dB:n heijastuskaistanleveys on noin 0,216 nm. Molempien hilojen keskeiset heijastusaallonpituudet ovat 1018 nm. Laserresonaattorin lähtötehon ja ASE-vaimennussuhteen tasapainottamiseksi hilan matala heijastavuus optimoitiin 40 %:iin. Korkean heijastuksen omaavan hilan häntäkuitu on yhdistetty vahvistuskuituun, kun taas matalan heijastuksen omaavan hilan häntäkuitu on käännetty 90° ja yhdistetty verhoussuodattimen häntäkuituun. Siten korkean heijastuksen omaavan hilan nopean akselin heijastusaallonpituuden huippukohta vastaa matalan heijastuksen omaavan hilan hilan hitaan akselin heijastusaallonpituutta. Tällä tavoin vain yksi polarisoitu laser voi värähtelyä resonanssiontelossa. Optisen kuidun verhoiluun jäävä pumpun valo suodatetaan pois itse tehdyllä verhoussuodattimella, joka on sulatettu resonanssionteloon, ja lähtösauva on viistetty 8° päätypinnan takaisinkytkennän ja loisvärähtelyn estämiseksi.
3. Taustatiedot
Lineaarisesti polarisoitujen kuitulaserien generointimekanismi: Jännityskaksoistaittumisen vuoksi päärynänmuotoisella polarisaatiota ylläpitävällä kuidulla on kaksi ortogonaalista polarisaatioakselia, jotka tunnetaan nopeana akselina ja hitaana akselina. Yleisesti ottaen, koska hitaan akselin taitekerroin on suurempi kuin nopean akselin, polarisaatiota ylläpitävälle kuidulle kirjoitetulla hilalla on kaksi eri keskeistä aallonpituutta. Lineaarisesti polarisoidun kuitulaserin resonanssiontelo koostuu yleensä kahdesta polarisaatiota ylläpitävästä hilasta. Nopean akselin matalan ja hilan heijastavan hilan aallonpituudet vastaavat toisiaan. Kun polarisaatiota ylläpitävän hilan heijastuskaistanleveys on riittävän kapea, nopean ja hitaan akselin suunnan läpäisyspektrit voidaan erottaa toisistaan, ja molemmat aallonpituudet voivat värähdellä resonanssiontelossa. Polarisaatiota ylläpitävän hilan kaksoisaallonpituuden oskillaatioperiaatteen mukaisesti kokeessa voidaan käyttää rinnakkaishitsausmenetelmää tämän saavuttamiseksi. Hitsauksen aikana kahden hilan polarisaatiota ylläpitävät akselit ovat linjassa. Tällä tavoin korkean heijastuksen omaavan hilan kaksi läpäisyhuippua vastaavat matalan heijastuksen omaavan hilan läpäisyhuippuja, ja siten voidaan toteuttaa kahden aallonpituuden laserlähtö.
Todellisissa lasereiden polarisaatiota ylläpitävissä järjestelmissä lineaarinen vinouma on tärkeä indikaattori lineaarisesti polarisoitujen lasereiden lähtöominaisuuksien arvioinnissa. Yleisesti ottaen korkean heijastavuuden omaavan hilan jakso on pidempi kuin matalan heijastavuuden omaavan hilan. Jotta saavutettaisiin lineaarisesti polarisoitu laser, jolla on korkea PER-arvo, vain yhden polarisaatiohuipun tarvitsee värähdellä. Kun matalan heijastavuuden omaavan hilan nopea akseli on korkean heijastavuuden omaavan hilan hilan hilan akselin suuntainen, matalan heijastavuuden omaavan hilan nopean akselin suunnan keskeinen aallonpituus vastaa korkean heijastavuuden omaavan hilan hilan hilan suunnan keskiaallonpituutta, kun taas matalan heijastavuuden omaavan hilan hilan suunnan läpäisyhuippu ei vastaa korkean heijastavuuden omaavan hilan nopean akselin suunnan läpäisyhuippua. Tällä tavoin yksi läpäisyhuippu voidaan värähdellä. Vastaavasti, kun matalan heijastavuuden hilan hidas akseli on korkean heijastavuuden hilan nopean akselin suuntainen, matalan heijastavuuden hilan hilan hitaan akselin keskiaallonpituus vastaa korkean heijastavuuden hilan nopean akselin aallonpituutta, kun taas matalan heijastavuuden hilan nopean akselin läpäisyhuippu ei vastaa korkean heijastavuuden hilan hilan hilan akselin läpäisyhuippua. Tällä tavoin voidaan myös värähdellä yksi läpäisyhuippu. Molemmat edellä mainitut menetelmät voivat saavuttaa lineaarisesti polarisoidun lasersäteilyn. Polarisaatiota ylläpitävän hilan yhden aallonpituuden lineaarisesti polarisoidun laseroskillaatioperiaatteen mukaisesti kokeessa voidaan käyttää ortogonaalista liitosmenetelmää tämän saavuttamiseksi. Kun korkean heijastavuuden hilan ja matalan heijastuksen hilan polarisaatiota ylläpitävien akselien liitoskulma on 90°, korkean heijastuksen hilan hilan hilan akselin läpäisyhuippu vastaa matalan heijastuksen hilan nopean akselin läpäisyhuippua, ja siten voidaan toteuttaa yhden aallonpituuden lineaarisesti polarisoidun kuitulaserin lähtö.
Julkaisun aika: 12. syyskuuta 2025