לייזר פעימות בעל עוצמה גבוהה עם מבנה MOPA כולו מסיבים

לייזר פועם בעל עוצמה גבוההעם מבנה MOPA כולו מסיבים

הסוגים המבניים העיקריים של לייזרי סיבים כוללים מבנים של מהוד יחיד, שילוב קרן ומגבר הספק מתנודד ראשי (MOPA). ביניהם, מבנה ה-MOPA הפך לאחד ממוקדי המחקר הנוכחיים בשל יכולתו להשיג ביצועים גבוהים.לייזר פועםפלט עם רוחב פולס ותדר חזרה מתכווננים (המכונים רוחב פולס ותדר חזרה).

עקרון הפעולה של לייזר MOPA הוא כדלקמן: המתנד הראשי (MO) הוא מקור זרעים בעל ביצועים גבוהיםלייזר מוליך למחצהשמייצר אור אות זרעים עם פרמטרים מתכווננים באמצעות אפנון פולסים ישיר. בקרת מערך השערים לתכנות שדה (FPGA) הראשית מוציאה אותות זרם פולסים עם פרמטרים מתכווננים, הנשלטים על ידי מעגל ההינע כדי להפעיל את מקור הזרעים ולהשלים את האפנון הראשוני של אור הזרעים. לאחר קבלת הוראות הבקרה מלוח הבקרה הראשי של FPGA, מעגל ההינע של מקור המשאבה מפעיל את מקור המשאבה כדי לייצר אור משאבה. לאחר שאור הזרעים ואור המשאבה מצומדים על ידי מפצל הקרן, הם מוזרקים בהתאמה לסיב האופטי בעל ציפוי כפול (YDDCF) מסומם ב-Yb3+ במודול הגברה אופטי דו-שלבי. במהלך תהליך זה, יוני Yb3+ סופגים את אנרגיית אור המשאבה כדי ליצור התפלגות היפוך אוכלוסייה. לאחר מכן, בהתבסס על עקרונות הגברת גלים נודדים ופליטה מגורה, אור אות הזרעים משיג הגבר הספק גבוה במודול הגברה אופטי דו-שלבי, ובסופו של דבר מפיק הספק גבוה.לייזר פעמו ננו-שניותעקב העלייה בהספק השיא, אות הפולס המוגבר עלול לחוות דחיסת רוחב הפולס עקב אפקט הידוק ההגבר. ביישומים מעשיים, מבני הגברה רב-שלביים מאומצים לעתים קרובות כדי לשפר עוד יותר את הספק המוצא ואת יעילות ההגבר.

מערכת מעגלי הלייזר MOPA מורכבת מלוח בקרה ראשי של FPGA, מקור משאבה, מקור זרעים, לוח מעגל דרייבר, מגבר וכו'. לוח הבקרה הראשי של FPGA מניע את מקור הזרעים לפלט פולסי אור זרעים גולמיים ברמת MW עם פרמטרים מתכווננים על ידי יצירת אותות חשמליים של פולסים עם צורות גל מתכווננות, רוחב פולסים (5 עד 200ns) וקצבי חזרות (30 עד 900kHz). אות זה מוכנס דרך המבודד למודול הגברה אופטי דו-שלבי המורכב מהקדם-מגבר והמגבר הראשי, ולבסוף מוציא לייזר פולסים קצרים בעל אנרגיה גבוהה דרך המבודד האופטי עם פונקציית קולימציה. מקור הזרעים מצויד בגלאי פוטו פנימי כדי לנטר את הספק המוצא בזמן אמת ולהזין אותו בחזרה ללוח הבקרה הראשי של FPGA. לוח הבקרה הראשי שולט במעגלי הנעת המשאבה 1 ו-2 כדי להשיג את פעולות הפתיחה והסגירה של מקורות המשאבה 1, 2 ו-3. כאשר ה...גלאי אוראם לא מצליח לזהות את פלט אור האות, לוח הבקרה הראשי יכבה את מקור המשאבה כדי למנוע נזק ל-YDDCF ולמכשירים האופטיים עקב חוסר קלט אור זרעים.

מערכת נתיב הלייזר האופטית MOPA מאמצת מבנה של כל הסיבים וכוללת מודול תנודה ראשי ומודול הגברה דו-שלבי. מודול התנודה הראשי משתמש בדיודת לייזר מוליך למחצה (LD) עם אורך גל מרכזי של 1064 ננומטר, רוחב קו של 3 ננומטר והספק יציאה רציף מרבי של 400 מיליוואט כמקור הזרעים, ומשלב אותה עם סריגת בראג (FBG) עם רפלקטיביות של 99% @ 1063.94 ננומטר ורוחב קו של 3.5 ננומטר ליצירת מערכת בחירת אורך גל. מודול ההגברה הדו-שלבי מאמץ עיצוב משאבה הפוכה, ו-YDDCF עם קוטר ליבה של 8 ו-30 מיקרומטר מוגדרים בהתאמה כמדיה להגברה. מקדמי הבליעה המתאימים של משאבת הציפוי הם 1.0 ו-2.1dB/m @ 915 ננומטר, בהתאמה.