Thiết kế đường dẫn quang học của laser xung hình chữ nhật

Thiết kế đường dẫn quang học của hình chữ nhậtlaser xung

Tổng quan về thiết kế đường dẫn quang học

Một laser sợi quang pha tạp thulium cộng hưởng soliton tiêu tán hai bước sóng khóa chế độ thụ động dựa trên cấu trúc gương vòng sợi quang phi tuyến.

2. Mô tả đường đi của quang học

Soliton cộng hưởng tiêu tán hai bước sóng được pha tạp thuliumlaser sợi quangáp dụng thiết kế cấu trúc khoang hình số “8” (Hình 1).

Phần bên trái là vòng lặp một chiều chính, trong khi phần bên phải là cấu trúc gương vòng lặp sợi quang phi tuyến. Vòng lặp một chiều bên trái bao gồm một bộ chia bó sợi, một sợi quang pha tạp thulium dài 2,7m (SM-TDF-10P130-HE), và một bộ ghép sợi quang băng tần 2 μm với hệ số ghép 90:10. Một bộ cách ly phụ thuộc phân cực (PDI), hai bộ điều khiển phân cực (PC), và một sợi quang duy trì phân cực (PMF) dài 0,41m. Cấu trúc gương vòng sợi quang phi tuyến bên phải được tạo ra bằng cách ghép ánh sáng từ vòng lặp một chiều bên trái vào gương vòng sợi quang phi tuyến bên phải thông qua một bộ ghép quang cấu trúc 2×2 với hệ số 90:10. Cấu trúc gương vòng sợi quang phi tuyến bên phải bao gồm một sợi quang dài 75 mét (SMF-28e) và một bộ điều khiển phân cực. Một sợi quang đơn mode dài 75 mét được sử dụng để tăng cường hiệu ứng phi tuyến. Tại đây, một bộ ghép quang 90:10 được sử dụng để tăng sự khác biệt pha phi tuyến giữa sự truyền sóng theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ. Tổng chiều dài của cấu trúc hai bước sóng này là 89,5 mét. Trong thiết lập thí nghiệm này, ánh sáng bơm trước tiên đi qua một bộ kết hợp chùm tia để đến môi trường khuếch đại là sợi quang pha tạp thulium. Sau sợi quang pha tạp thulium, một bộ ghép 90:10 được kết nối để lưu thông 90% năng lượng bên trong khoang và đưa 10% năng lượng ra khỏi khoang. Đồng thời, một bộ lọc Lyot lưỡng chiết bao gồm một sợi quang duy trì phân cực nằm giữa hai bộ điều khiển phân cực và một bộ phân cực, đóng vai trò lọc các bước sóng quang phổ.

3. Kiến thức nền

Hiện nay, có hai phương pháp cơ bản để tăng năng lượng xung của laser xung. Một phương pháp là trực tiếp giảm các hiệu ứng phi tuyến, bao gồm giảm công suất đỉnh của xung thông qua nhiều phương pháp khác nhau, chẳng hạn như sử dụng quản lý tán sắc cho các xung kéo dài, bộ dao động biến đổi tần số lớn và laser xung tách chùm tia, v.v. Một phương pháp khác là tìm kiếm các cơ chế mới có thể chịu được sự tích tụ pha phi tuyến lớn hơn, chẳng hạn như tính tự tương đồng và xung hình chữ nhật. Phương pháp nêu trên có thể khuếch đại thành công năng lượng xung của laser xung.laser xungđến hàng chục nanojoule. Cộng hưởng soliton tiêu tán (Dissipative soliton resonance: DSR) là một cơ chế tạo xung hình chữ nhật được đề xuất lần đầu tiên bởi N. Akhmediev và cộng sự vào năm 2008. Đặc điểm của các xung cộng hưởng soliton tiêu tán là, trong khi giữ biên độ không đổi, độ rộng xung và năng lượng của xung hình chữ nhật không tách sóng tăng đơn điệu theo sự tăng của công suất bơm. Điều này, ở một mức độ nhất định, đã vượt qua giới hạn của lý thuyết soliton truyền thống về năng lượng xung đơn. Cộng hưởng soliton tiêu tán có thể đạt được bằng cách xây dựng sự hấp thụ bão hòa và hấp thụ bão hòa ngược, chẳng hạn như hiệu ứng quay phân cực phi tuyến (NPR) và hiệu ứng gương vòng sợi quang phi tuyến (NOLM). Hầu hết các báo cáo về việc tạo ra các xung cộng hưởng soliton tiêu tán đều dựa trên hai cơ chế khóa chế độ này.