Дизајн оптичке путање поларизованог влакнастог ласера ​​уске ширине линије

Дизајн оптичке путање поларизованог влакналасер са уском ширином линије

1. Преглед

1018 nm поларизовани влакнасти ласер уске ширине линије. Радна таласна дужина је 1018 nm, излазна снага ласера ​​је 104 W, спектралне ширине од 3 dB и 20 dB су ~21 GHz и ~72 GHz респективно, однос екстинкције поларизације је >17,5 dB, а квалитет снопа је висок (2 x M – 1,62 и 2 y M) Aласерски системса ефикасношћу нагиба од 79% (∼1,63).

2. Опис оптичке путање

Уполаризовани влакнасти ласер уске ширине линије, линеарно поларизовани осцилатор влакнастог ласера ​​састоји се од пара решетки влакана које одржавају поларизацију и двоструко обложеног влакна дужине 1,5 метара, допираног итербијумом, дужине 10/125 μm, које одржава поларизацију као медијума за појачање. Коефицијент апсорпције овог оптичког влакна на 976 nm је 5 dB/m. Ласерски осцилатор се пумпа помоћу таласне дужине закључане на 976 nm.полупроводнички ласерса максималном снагом од 27 W преко комбинатора снопа који одржава поларитет (1+1)×1. Решетка са високом рефлексијом има рефлективност преко 99%, а пропусни опсег рефлексије од 3 dB је приближно 0,22 nm. Ниска рефлективност решетке је 40%, а пропусни опсег рефлексије од 3 dB је приближно 0,216 nm. Централне рефлективне таласне дужине обе решетке су на 1018 nm. Да би се уравнотежила излазна снага ласерског резонатора и однос супресије ASE, ниска рефлективност решетке је оптимизована на 40%. Репно влакно решетке са високом рефлексијом је спојено са влакном за појачање, док је репно влакно решетке са ниском рефлексијом ротирано за 90° и спојено са репним влакном филтера за облагање. Дакле, положај врха таласне дужине брзе осе рефлексије решетке са високим рефлексијом поклапа се са положајем таласне дужине споре осе решетке са ниским рефлексијом. На овај начин, само један поларизовани ласер може да осцилује у резонантној шупљини. Преостала светлост пумпе у облози оптичког влакна се филтрира помоћу домаћег филтера за облогу који је спојен са резонантном шупљином, а излазни пигтејл је закошен за 8° како би се спречила повратна спрега са чеоне површине и паразитско осциловање.

3. Основно знање

Механизам генерисања линеарно поларизованих влакнастих ласера: Због двоструког преламања напона, влакно у облику крушке које одржава поларизацију има две ортогоналне осе поларизације, познате као брза оса и спора оса. Генерално, пошто је индекс преламања споре осе већи од индекса преламања брзе осе, решетка написана на влакну које одржава поларизацију има две различите централне таласне дужине. Резонантна шупљина линеарно поларизованог влакнастог ласера ​​обично се састоји од две решетке које одржавају поларизацију. Таласне дужине решетке са ниским рефлексом и решетке са високим рефлексом на брзој и спорој оси одговарају једна другој. Када је пропусни опсег рефлексије решетке која одржава поларизацију довољно узак, спектри преноса у правцу брзе и споре осе могу бити раздвојени и обе таласне дужине могу вибрирати унутар резонантне шупљине. Према принципу осцилације са две таласне дужине решетке која одржава поларизацију, у експерименту се може усвојити паралелни метод заваривања да би се то постигло. Током заваривања, осе за одржавање поларизације две решетке су поравнате. На овај начин, два преносна врха решетке са високим рефлексијама одговарају онима решетке са ниским рефлексијама, и стога се може остварити ласерски излаз са двоструком таласном дужином.

У стварним системима за одржавање поларизације ласера, линеарно нагиб је важан индикатор за процену излазних карактеристика линеарно поларизованих ласера. Генерално, период решетке са високом рефлексијом је већи од периода решетке са ниском рефлексијом. Да би се постигао линеарно поларизовани ласер са високом PER вредношћу, потребно је да вибрира само један поларизациони врх. Када је брза оса решетке са ниском рефлексијом дуж споре осе решетке са високом рефлексијом, централна таласна дужина у смеру брзе осе решетке са ниском рефлексијом одговара оној у смеру споре осе решетке са високим рефлексијама, док се преносни врх у смеру споре осе решетке са ниским рефлексијама не поклапа са преносним врхом у смеру брзе осе решетке са високим рефлексијама. На овај начин, један преносни врх може да вибрира. Слично томе, када је спора оса решетке са ниском рефлексијом дуж брзе осе решетке са високом рефлексијом, централна таласна дужина споре осе решетке са ниском рефлексијом одговара таласној дужини брзе осе решетке са високом рефлексијом, док се преносни врх брзе осе решетке са ниском рефлексијом не одговара преносном врху споре осе решетке са високом рефлексијом. На овај начин, један преносни врх такође може вибрирати. Обе горе наведене методе могу постићи линеарно поларизовани ласерски излаз. Према принципу осцилације линеарно поларизованог ласера ​​једне таласне дужине решетке са одржавањем поларизације, у експерименту се може усвојити метод ортогоналног спајања да би се то постигло. Када је угао спајања оса са одржавањем поларизације решетке са високом рефлексијом и решетке са ниском рефлексијом 90°, преносни врх у смеру споре осе решетке са високом рефлексијом одговара преносном врху у смеру брзе осе решетке са ниском рефлексијом, и тако се може реализовати излаз линеарно поларизованог влакнастог ласера ​​са једном таласном дужином.