لیزر پالسی پرقدرتبا ساختار تمام فیبر MOPA
انواع اصلی ساختاری لیزرهای فیبری شامل ساختارهای تک تشدیدگر، ترکیب پرتو و تقویتکننده توان نوسانی اصلی (MOPA) است. در میان آنها، ساختار MOPA به دلیل تواناییاش در دستیابی به عملکرد بالا، به یکی از نقاط داغ تحقیقاتی فعلی تبدیل شده است.لیزر پالسیخروجی با پهنای پالس و فرکانس تکرار قابل تنظیم (به عنوان پهنای پالس و فرکانس تکرار شناخته میشود).
اصل کار لیزر MOPA به شرح زیر است: نوسانگر اصلی (MO) یک منبع بذر با کارایی بالا استلیزر نیمه هادیکه نور سیگنال اولیه را با پارامترهای قابل تنظیم از طریق مدولاسیون پالس مستقیم تولید میکند. کنترل اصلی آرایه گیت قابل برنامهریزی میدانی (FPGA) سیگنالهای جریان پالس را با پارامترهای قابل تنظیم خروجی میدهد که توسط مدار درایو کنترل میشوند تا منبع اولیه را به کار انداخته و مدولاسیون اولیه نور اولیه را تکمیل کنند. پس از دریافت دستورالعملهای کنترلی از برد کنترل اصلی FPGA، مدار درایو منبع پمپ، منبع پمپ را برای تولید نور پمپ شروع میکند. پس از اینکه نور اولیه و نور پمپ توسط تقسیمکننده پرتو جفت شدند، به ترتیب به فیبر نوری دو لایه آلاییده شده با Yb3+ (YDDCF) در ماژول تقویت نوری دو مرحلهای تزریق میشوند. در طول این فرآیند، یونهای Yb3+ انرژی نور پمپ را جذب میکنند تا یک توزیع وارونگی جمعیت تشکیل دهند. متعاقباً، بر اساس اصول تقویت موج سیار و انتشار القایی، نور سیگنال اولیه در ماژول تقویت نوری دو مرحلهای به بهره توان بالایی دست مییابد و در نهایت خروجی با توان بالا تولید میکند.لیزر پالسی نانوثانیهبه دلیل افزایش توان پیک، سیگنال پالس تقویتشده ممکن است به دلیل اثر مهار بهره، دچار فشردگی پهنای پالس شود. در کاربردهای عملی، اغلب از ساختارهای تقویت چند مرحلهای برای افزایش بیشتر توان خروجی و راندمان بهره استفاده میشود.
سیستم مدار لیزر MOPA از یک برد کنترل اصلی FPGA، یک منبع پمپ، یک منبع بذر، یک برد مدار درایور، یک تقویتکننده و غیره تشکیل شده است. برد کنترل اصلی FPGA، منبع بذر را برای خروجی پالسهای نوری خام بذر در سطح MW با پارامترهای قابل تنظیم، با تولید سیگنالهای الکتریکی پالس با شکل موجهای قابل تنظیم، پهنای پالس (5 تا 200 نانوثانیه) و نرخ تکرار (30 تا 900 کیلوهرتز) هدایت میکند. این سیگنال از طریق ایزولاتور به ماژول تقویت نوری دو مرحلهای متشکل از پیش تقویتکننده و تقویتکننده اصلی وارد میشود و در نهایت لیزر پالس کوتاه پرانرژی را از طریق ایزولاتور نوری با عملکرد موازیسازی، خروجی میدهد. منبع بذر به یک آشکارساز نوری داخلی مجهز است تا توان خروجی را به صورت بلادرنگ رصد کند و آن را به برد کنترل اصلی FPGA بازگرداند. برد کنترل اصلی، مدارهای درایو پمپ 1 و 2 را کنترل میکند تا عملیات باز و بسته شدن منابع پمپ 1، 2 و 3 را انجام دهد. هنگامی کهآشکارساز نوریاگر خروجی نور سیگنال را تشخیص ندهد، برد کنترل اصلی منبع پمپ را خاموش میکند تا از آسیب به YDDCF و دستگاههای نوری به دلیل عدم ورود نور اولیه جلوگیری شود.
سیستم مسیر نوری لیزر MOPA از یک ساختار تمام فیبری بهره میبرد و شامل یک ماژول نوسان اصلی و یک ماژول تقویت دو مرحلهای است. ماژول نوسان اصلی، یک دیود لیزر نیمههادی (LD) با طول موج مرکزی 1064 نانومتر، پهنای خط 3 نانومتر و حداکثر توان خروجی پیوسته 400 میلیوات را به عنوان منبع اولیه در نظر میگیرد و آن را با یک توری براگ فیبری (FBG) با بازتاب 99% در 1063.94 نانومتر و پهنای خط 3.5 نانومتر ترکیب میکند تا یک سیستم انتخاب طول موج تشکیل دهد. ماژول تقویت دو مرحلهای از طراحی پمپ معکوس استفاده میکند و YDDCF با قطر هسته 8 و 30 میکرومتر به ترتیب به عنوان محیط بهره پیکربندی شدهاند. ضرایب جذب پمپ پوشش مربوطه به ترتیب 1.0 و 2.1dB/m در 915 نانومتر هستند.
زمان ارسال: ۱۷ سپتامبر ۲۰۲۵