Thiết kế đường dẫn quang của sợi quang phân cựclaser có độ rộng vạch hẹp
1. Tổng quan
Laser sợi quang phân cực có độ rộng vạch hẹp 1018 nm. Bước sóng hoạt động là 1018 nm, công suất đầu ra của laser là 104 W, độ rộng phổ 3 dB và 20 dB lần lượt là ~21 GHz và ~72 GHz, tỷ lệ triệt tiêu phân cực >17,5 dB, và chất lượng chùm tia cao (2 x M – 1,62 và 2 y M) Ahệ thống laservới hiệu suất độ dốc là 79% (∼1,63).
2. Mô tả đường đi của 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 hai lớp pha tạp ytterbium dài 1,5 mét, tiết diện 10/125 μm, có khả năng duy trì phân cực, đóng vai trò là 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 laser khóa bước sóng 976 nm.laser bán dẫnVới công suất tối đa 27 W thông qua bộ ghép chùm tia (1+1)×1 duy trì phân cực. Cách tử phản xạ cao có độ phản xạ trên 99%, và băng thông phản xạ 3 dB xấp xỉ 0,22 nm. Cách tử phản xạ thấp có độ phản xạ 40%, và băng thông phản xạ 3 dB xấp xỉ 0,216 nm. Bước sóng phản xạ trung tâm của cả hai cách tử 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 cách tử được tối ưu hóa ở mức 40%. Sợi đuôi của cách tử phản xạ cao được hàn vào sợi khuếch đại, trong khi sợi đuôi của cách tử phản xạ thấp được xoay 90° và hàn vào sợi đuôi của bộ lọc lớp phủ. Do đó, vị trí đỉnh của bước sóng phản xạ trục nhanh của cách tử phản xạ cao trùng khớp với bước sóng phản xạ trục chậm của cách tử phản xạ thấp. Theo cách này, chỉ có 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 bỏ bằng một bộ lọc lớp vỏ tự chế được gắn vào khoang cộng hưởng, và đầu ra được vát 8° để ngăn chặn phản hồi mặt cuối và dao động ký sinh.
3. Kiến thức nền
Cơ chế tạo laser sợi quang phân cực tuyến tính: Do hiện tượng lưỡng chiết ứng suất, sợi quang duy trì phân cực hình quả lê có hai trục phân cực vuông góc với nhau, được gọi là trục nhanh và trục chậm. Nói chung, vì chiết suất của trục chậm lớn hơn chiết suất của trục nhanh, nên cách tử được khắc 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 được cấu tạo từ hai cách tử duy trì phân cực. Bước sóng của cách tử phản xạ thấp và cách tử phản xạ cao tương ứng với trục nhanh và trục chậm. Khi băng thông phản xạ của cách tử duy trì phân cực đủ hẹp, phổ truyền dẫn theo hướng trục nhanh và trục chậm có thể được tách biệt, và cả hai bước sóng có thể dao động trong khoang cộng hưởng. Theo nguyên lý dao động hai bước sóng 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 lưới nhiễu xạ được căn chỉnh. Bằng cách này, hai đỉnh truyền dẫn của lưới nhiễu xạ phản xạ cao tương ứng với các đỉnh của lưới nhiễu xạ phản xạ thấp, và do đó có thể tạo ra đầu ra laser hai bước sóng.
Trong các hệ thống duy trì phân cực laser thực tế, độ lệch tuyến tính là một chỉ số quan trọng để đánh giá đặc tính đầu ra của laser phân cực tuyến tính. Nói chung, chu kỳ của một lưới phản xạ cao lớn hơn chu kỳ của một lưới phản xạ thấp. Để đạt được laser phân cực tuyến tính với giá trị PER cao, chỉ cần một đỉnh phân cực dao động. Khi trục nhanh của lưới phản xạ thấp trùng với trục chậm của lưới phản xạ cao, bước sóng trung tâm theo hướng trục nhanh của lưới phản xạ thấp tương ứng với bước sóng trung tâm theo hướng trục chậm của lưới phản xạ cao, trong khi đỉnh truyền theo hướng trục chậm của lưới phản xạ thấp không tương ứng với đỉnh truyền theo hướng trục nhanh của lưới phản xạ cao. Bằng cách này, một đỉnh truyền có thể dao động. Tương tự, khi trục chậm của một cách tử phản xạ thấp trùng với trục nhanh của một 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. Bằng cách này, một đỉnh truyền dẫn cũng có thể dao động. Cả hai phương pháp trên đều có thể tạo ra đầu ra laser phân cực tuyến tính. Theo nguyên lý dao động laser phân cực tuyến tính đơn bước sóng của cách tử duy trì phân cực, trong thí nghiệm, phương pháp ghép nối vuông góc có thể được áp dụng để đạt được điều đó. Khi góc ghép nối của các trục duy trì phân cực của cách tử phản xạ cao và cách tử phản xạ thấp là 90°, đỉnh truyền dẫn theo hướng trục chậm của cách tử phản xạ cao tương ứng với đỉnh truyền dẫn theo hướng trục nhanh của cách tử phản xạ thấp, và do đó có thể tạo ra laser sợi quang phân cực tuyến tính đơn bước sóng.
Thời gian đăng bài: 12/09/2025