Laser xung công suất caovới cấu trúc MOPA toàn sợi
Các loại cấu trúc chính của laser sợi quang bao gồm cấu trúc bộ cộng hưởng đơn, cấu trúc tổ hợp chùm tia và cấu trúc bộ khuếch đại công suất dao động chính (MOPA). Trong số đó, cấu trúc MOPA đã trở thành một trong những điểm nóng nghiên cứu hiện nay nhờ khả năng đạt được hiệu suất cao.tia laser xungđầu ra có thể điều chỉnh độ rộng xung và tần số lặp lại (gọi là độ rộng xung và tần số lặp lại).
Nguyên lý hoạt động của laser MOPA như sau: Bộ dao động chính (MO) là nguồn hạt giống hiệu suất caolaser bán dẫntạo ra ánh sáng tín hiệu hạt giống với các thông số có thể điều chỉnh thông qua điều chế xung trực tiếp. Bộ điều khiển chính của Mảng cổng lập trình trường (FPGA) xuất ra các tín hiệu dòng xung với các thông số có thể điều chỉnh, được điều khiển bởi mạch điều khiển để vận hành nguồn hạt giống và hoàn thành quá trình điều chế ban đầu của ánh sáng hạt giống. Sau khi nhận được lệnh điều khiển từ bảng điều khiển chính FPGA, mạch điều khiển nguồn bơm khởi động nguồn bơm để tạo ra ánh sáng bơm. Sau khi ánh sáng hạt giống và ánh sáng bơm được ghép nối bởi bộ chia chùm tia, chúng lần lượt được đưa vào sợi quang hai lớp pha tạp Yb3+ (YDDCF) trong mô-đun khuếch đại quang hai tầng. Trong quá trình này, các ion Yb3+ hấp thụ năng lượng của ánh sáng bơm để tạo thành phân bố đảo mật độ. Sau đó, dựa trên các nguyên lý khuếch đại sóng lan truyền và phát xạ kích thích, ánh sáng tín hiệu hạt giống đạt được mức tăng công suất cao trong mô-đun khuếch đại quang hai tầng, cuối cùng tạo ra tín hiệu công suất caotia laser xung nano giâyDo công suất cực đại tăng, tín hiệu xung được khuếch đại có thể bị nén độ rộng xung do hiệu ứng kẹp khuếch đại. Trong các ứng dụng thực tế, cấu trúc khuếch đại nhiều tầng thường được áp dụng để tăng cường hơn nữa công suất đầu ra và hiệu suất khuếch đại.
Hệ thống mạch laser MOPA bao gồm một bo mạch điều khiển chính FPGA, một nguồn bơm, một nguồn hạt giống, một bo mạch điều khiển, một bộ khuếch đại, v.v. Bo mạch điều khiển chính FPGA điều khiển nguồn hạt giống để tạo ra các xung ánh sáng hạt giống thô ở mức MW với các thông số có thể điều chỉnh bằng cách tạo ra các tín hiệu điện xung với dạng sóng có thể điều chỉnh, độ rộng xung (5 đến 200ns) và tốc độ lặp lại (30 đến 900kHz). Tín hiệu này được đưa qua bộ cách ly đến mô-đun khuếch đại quang hai tầng bao gồm bộ tiền khuếch đại và bộ khuếch đại chính, và cuối cùng đưa ra laser xung ngắn năng lượng cao thông qua bộ cách ly quang có chức năng chuẩn trực. Nguồn hạt giống được trang bị một bộ tách sóng quang bên trong để theo dõi công suất đầu ra theo thời gian thực và đưa trở lại bo mạch điều khiển chính FPGA. Bo mạch điều khiển chính điều khiển các mạch điều khiển bơm 1 và 2 để thực hiện các hoạt động đóng mở của các nguồn bơm 1, 2 và 3. Khimáy dò quangkhông phát hiện được tín hiệu đầu ra của đèn, bảng điều khiển chính sẽ tắt nguồn bơm để tránh làm hỏng YDDCF và các thiết bị quang học do thiếu tín hiệu đầu vào của đèn hạt giống
Hệ thống đường dẫn quang laser MOPA sử dụng cấu trúc toàn sợi quang, bao gồm một mô-đun dao động chính và một mô-đun khuếch đại hai tầng. Mô-đun dao động chính sử dụng một diode laser bán dẫn (LD) có bước sóng trung tâm 1064nm, độ rộng vạch phổ 3nm và công suất đầu ra liên tục tối đa 400mW làm nguồn hạt giống, và kết hợp nó với một cách tử Bragg sợi quang (FBG) có độ phản xạ 99% ở 1063,94nm và độ rộng vạch phổ 3,5nm để tạo thành một hệ thống lựa chọn bước sóng. Mô-đun khuếch đại hai tầng sử dụng thiết kế bơm ngược, và YDDCF với đường kính lõi lần lượt là 8 và 30μm được cấu hình làm môi trường khuếch đại. Hệ số hấp thụ bơm phủ tương ứng lần lượt là 1,0 và 2,1dB/m ở 915nm.
Thời gian đăng: 17-09-2025