طراحی مسیر نوری فیبر قطبیلیزر با پهنای خط باریک
۱. مرور کلی
لیزر فیبری قطبیده با پهنای خط باریک ۱۰۱۸ نانومتر. طول موج کاری ۱۰۱۸ نانومتر، توان خروجی لیزر ۱۰۴ وات، پهنای طیفی ۳ دسیبل و ۲۰ دسیبل به ترتیب حدود ۲۱ گیگاهرتز و حدود ۷۲ گیگاهرتز، نسبت انقراض قطبش > ۱۷.۵ دسیبل و کیفیت پرتو بالا (۲ x M - ۱.۶۲ و ۲ y M) Aسیستم لیزربا راندمان شیب ۷۹٪ (~۱.۶۳).
۲. شرح مسیر نوری
در یکلیزر فیبری با پهنای خط باریک قطبینوسانساز لیزر فیبری با قطبش خطی از یک جفت توری فیبری حفظکننده قطبش و یک فیبر دولایه با آلایش ایتربیوم 10/125 میکرومتر به طول 1.5 متر و حفظکننده قطبش به عنوان محیط بهره تشکیل شده است. ضریب جذب این فیبر نوری در طول موج 976 نانومتر 5 دسیبل بر متر است. نوسانساز لیزر توسط یک توری فیبری قفلشده با طول موج 976 نانومتر پمپ میشود.لیزر نیمه هادیبا حداکثر توان ۲۷ وات از طریق یک ترکیبکننده پرتو با حفظ قطبیت (۱+۱)×۱. توری بازتاب بالا دارای بازتابندگی بیش از ۹۹٪ و پهنای باند بازتاب ۳ دسیبل تقریباً ۰.۲۲ نانومتر است. بازتابندگی کم توری ۴۰٪ و پهنای باند بازتاب ۳ دسیبل تقریباً ۰.۲۱۶ نانومتر است. طول موجهای بازتاب مرکزی هر دو توری در ۱۰۱۸ نانومتر هستند. برای متعادل کردن توان خروجی تشدیدگر لیزر و نسبت سرکوب ASE، بازتابندگی کم توری تا ۴۰٪ بهینه شد. فیبر انتهایی توری بازتاب بالا به فیبر بهره متصل میشود، در حالی که فیبر انتهایی توری بازتاب کم ۹۰ درجه چرخیده و به فیبر انتهایی فیلتر روکش متصل میشود. بنابراین، موقعیت پیک طول موج بازتاب محور سریع توری بازتاب بالا با طول موج بازتاب محور کند توری بازتاب کم مطابقت دارد. به این ترتیب، فقط یک لیزر قطبیده میتواند در حفره رزونانس نوسان کند. نور پمپ باقیمانده در روکش فیبر نوری توسط یک فیلتر روکش ساخته شده که به حفره رزونانس متصل شده است، فیلتر میشود و پیگتیل خروجی به اندازه ۸ درجه شیب داده میشود تا از بازخورد سطح انتهایی و نوسان انگلی جلوگیری شود.
۳. دانش پیشزمینه
مکانیسم تولید لیزرهای فیبری با قطبش خطی: به دلیل دوشکستی تنش، فیبر گلابی شکلِ حفظکننده قطبش، دو محور قطبش متعامد دارد که به عنوان محور سریع و محور آهسته شناخته میشوند. به طور کلی، از آنجایی که ضریب شکست محور آهسته بزرگتر از محور سریع است، توری نوشته شده روی فیبر حفظکننده قطبش دارای دو طول موج مرکزی متفاوت است. حفره رزونانس یک لیزر فیبری با قطبش خطی معمولاً از دو توری حفظکننده قطبش تشکیل شده است. طول موجهای توری با بازتاب کم و توری با بازتاب بالا روی محور سریع و محور آهسته به ترتیب متناظر هستند. هنگامی که پهنای باند بازتاب توری حفظکننده قطبش به اندازه کافی باریک باشد، طیفهای عبوری در جهتهای محور سریع و محور آهسته میتوانند از هم جدا شوند و هر دو طول موج میتوانند در داخل حفره رزونانس ارتعاش کنند. طبق اصل نوسان طول موج دوگانه توری حفظکننده قطبش، در آزمایش، میتوان از روش جوشکاری موازی برای دستیابی به آن استفاده کرد. در حین جوشکاری، محورهای حفظ قطبش دو توری همسو میشوند. به این ترتیب، دو پیک عبوری توری با بازتاب بالا با پیکهای توری با بازتاب پایین مطابقت دارند و بنابراین خروجی لیزر با دو طول موج قابل دستیابی است.
در سیستمهای واقعی حفظ قطبش لیزر، انحراف خطی شاخص مهمی برای ارزیابی ویژگیهای خروجی لیزرهای قطبیشده خطی است. بهطورکلی، دوره تناوب یک توری با بازتاب بالا بیشتر از یک توری با بازتاب پایین است. برای دستیابی به یک لیزر با قطبش خطی با مقدار PER بالا، تنها یک پیک قطبش نیاز به ارتعاش دارد. هنگامی که محور سریع توری با بازتاب پایین در امتداد محور آهسته توری با بازتاب بالا باشد، طول موج مرکزی در جهت محور سریع توری با بازتاب پایین مطابق با طول موج در جهت محور آهسته توری با بازتاب بالا است، در حالی که پیک انتقال در جهت محور آهسته توری با بازتاب پایین مطابق با پیک انتقال در جهت محور سریع توری با بازتاب بالا نیست. به این ترتیب، یک پیک انتقال میتواند ارتعاش کند. به طور مشابه، هنگامی که محور کند یک توری با بازتاب کم در امتداد محور سریع یک توری با بازتاب بالا قرار دارد، طول موج مرکزی محور کند توری با بازتاب کم با محور سریع توری با بازتاب بالا مطابقت دارد، در حالی که پیک عبور محور سریع توری با بازتاب کم با محور کند توری با بازتاب بالا مطابقت ندارد. به این ترتیب، یک پیک عبور نیز میتواند ارتعاش یابد. هر دو روش فوق میتوانند به خروجی لیزر با قطبش خطی دست یابند. طبق اصل نوسان لیزر با قطبش خطی تک طول موجی توری با حفظ قطبش، در آزمایش، میتوان از روش اتصال متعامد برای دستیابی به آن استفاده کرد. وقتی زاویه اتصال محورهای حفظ قطبش توری با بازتاب بالا و توری با بازتاب پایین ۹۰ درجه باشد، پیک انتقال در جهت محور کند توری با بازتاب بالا با پیک انتقال در جهت محور سریع توری با بازتاب پایین مطابقت دارد و بنابراین خروجی لیزر فیبری با قطبش خطی تک طول موج قابل دستیابی است.
زمان ارسال: ۱۲ سپتامبر ۲۰۲۵