Thiết kế đường dẫn quang của sợi phân cựclaser có độ rộng vạch hẹp
1. Tổng quan
Laser sợi quang phân cực 1018 nm, độ rộng vạch hẹp. Bước sóng làm việc là 1018 nm, công suất đầu ra laser là 104 W, độ rộng phổ 3 dB và 20 dB lần lượt là ~21 GHz và ~72 GHz, tỷ lệ tiêu tán phân cực >17,5 dB, chất lượng chùm tia cao (2 x M – 1,62 và 2 y M) Ahệ thống laservới hiệu suất dốc là 79% (∼1,63).
2. Mô tả đường dẫn quang học
Trong mộtlaser sợi quang phân cực có độ rộng vạch hẹpBộ dao động laser sợi quang phân cực tuyến tính bao gồm một cặp cách tử sợi quang duy trì phân cực và một sợi quang kép dài 1,5 mét, 10/125 μm pha tạp ytterbi, vỏ kép, duy trì phân cực làm môi trường khuếch đại. Hệ số hấp thụ của sợi quang này ở bước sóng 976 nm là 5 dB/m. Bộ dao động laser được bơm bằng một bộ khóa bước sóng 976 nm.laser bán dẫnvới công suất cực đại 27 W thông qua bộ kết hợp chùm tia duy trì phân cực (1+1)×1. Mạng phản xạ cao có độ phản xạ trên 99% và băng thông phản xạ 3 dB xấp xỉ 0,22 nm. Độ phản xạ thấp của mạng là 40% và băng thông phản xạ 3 dB xấp xỉ 0,216 nm. Bước sóng phản xạ trung tâm của cả hai mạng đều ở 1018 nm. Để cân bằng công suất đầu ra của bộ cộng hưởng laser và tỷ lệ triệt tiêu ASE, độ phản xạ thấp của mạng được tối ưu hóa ở mức 40%. Sợi đuôi của mạng phản xạ cao được hợp nhất với sợi khuếch đại, trong khi sợi đuôi của mạng phản xạ thấp được xoay 90° và hợp nhất với sợi đuôi của bộ lọc bọc. Do đó, vị trí đỉnh của bước sóng phản xạ trục nhanh của mạng phản xạ cao khớp với vị trí đỉnh của bước sóng phản xạ trục chậm của mạng phản xạ thấp. Bằng cách này, chỉ một tia laser phân cực có thể dao động trong khoang cộng hưởng. Ánh sáng bơm còn lại trong lớp vỏ sợi quang được lọc bằng bộ lọc lớp vỏ tự chế được tích hợp vào khoang cộng hưởng, và đầu ra của sợi quang được vát 8° để ngăn phản hồi mặt cuối và dao động ký sinh.
3. Kiến thức nền tảng
Cơ chế tạo laser sợi quang phân cực tuyến tính: Do lưỡng chiết ứng suất, sợi quang duy trì phân cực hình quả lê có hai trục phân cực trực giao, được gọi là trục nhanh và trục chậm. Nhìn chung, vì chiết suất của trục chậm lớn hơn chiết suất của trục nhanh, nên cách tử được ghi trên sợi quang duy trì phân cực có hai bước sóng trung tâm khác nhau. Khoang cộng hưởng của laser sợi quang phân cực tuyến tính thường bao gồm hai cách tử duy trì phân cực. Bước sóng của cách tử phản xạ thấp và cách tử phản xạ cao trên trục nhanh và trục chậm tương ứng. Khi băng thông phản xạ của cách tử duy trì phân cực đủ hẹp, phổ truyền theo hướng trục nhanh và trục chậm có thể tách biệt và cả hai bước sóng đều có thể dao động bên trong khoang cộng hưởng. Theo nguyên lý dao động bước sóng kép của cách tử duy trì phân cực, trong thí nghiệm, phương pháp hàn song song có thể được áp dụng để đạt được điều này. Trong quá trình hàn, các trục duy trì phân cực của hai mạng được căn chỉnh. Bằng cách này, hai đỉnh truyền dẫn của mạng phản xạ cao tương ứng với hai đỉnh truyền dẫn của mạng phản xạ thấp, và do đó có thể đạt được đầu ra laser bước sóng kép.
Trong các hệ thống duy trì phân cực laser thực tế, độ lệch tuyến tính là một chỉ báo quan trọng để đánh giá các đặc tính đầu ra của laser phân cực tuyến tính. Nhìn chung, chu kỳ của cách tử phản xạ cao lớn hơn chu kỳ của cách tử phản xạ thấp. Để đạt được laser phân cực tuyến tính với giá trị PER cao, chỉ cần rung một đỉnh phân cực. Khi trục nhanh của cách tử phản xạ thấp dọc theo trục chậm của cách tử phản xạ cao, bước sóng trung tâm theo hướng trục nhanh của cách tử phản xạ thấp tương ứng với bước sóng theo hướng trục chậm của cách tử phản xạ cao, trong khi đỉnh truyền theo hướng trục chậm của cách tử phản xạ thấp không tương ứng với đỉnh truyền theo hướng trục nhanh của cách tử phản xạ cao. Theo cách này, có thể rung một đỉnh truyền. Tương tự, khi trục chậm của cách tử phản xạ thấp nằm dọc theo trục nhanh của cách tử phản xạ cao, bước sóng trung tâm của trục chậm của cách tử phản xạ thấp tương ứng với bước sóng trung tâm của trục nhanh của cách tử phản xạ cao, trong khi đỉnh truyền dẫn của trục nhanh của cách tử phản xạ thấp không tương ứng với đỉnh truyền dẫn của trục chậm của cách tử phản xạ cao. Theo cách này, một đỉnh truyền dẫn cũng có thể bị rung. Cả hai phương pháp trên đều có thể đạt được đầu ra laser phân cực tuyến tính. Theo nguyên lý dao động laser phân cực tuyến tính bước sóng đơn của cách tử duy trì phân cực, trong thí nghiệm, phương pháp ghép trực giao có thể được áp dụng để đạt được điều này. Khi góc ghép của trục duy trì phân cực của mạng phản xạ cao và mạng phản xạ thấp là 90°, đỉnh truyền theo hướng trục chậm của mạng phản xạ cao tương ứng với đỉnh truyền theo hướng trục nhanh của mạng phản xạ thấp, do đó có thể thực hiện được đầu ra của laser sợi quang phân cực tuyến tính bước sóng đơn.
Thời gian đăng: 12-09-2025