Розробка оптичного шляху поляризованого волоконного лазера з вузькою шириною лінії

Конструкція оптичного шляху поляризованого волокналазер з вузькою шириною лінії

1. Огляд

1018 нм поляризований волоконний лазер з вузькою шириною лінії. Робоча довжина хвилі становить 1018 нм, вихідна потужність лазера — 104 Вт, спектральна ширина 3 дБ та 20 дБ становить ~21 ГГц та ~72 ГГц відповідно, коефіцієнт поляризаційного згасання >17,5 дБ, а якість променя висока (2 x M – 1,62 та 2 y M) Aлазерна системаз ефективністю нахилу 79% (∼1,63).

2. Опис оптичного шляху

Уполяризований волоконний лазер з вузькою шириною лініїЛінійно поляризований волоконний лазерний генератор складається з пари волоконних решіток, що підтримують поляризацію, та 1,5-метрового 10/125 мкм легованого ітербієм двошарового волокна, що підтримує поляризацію, як середовища підсилення. Коефіцієнт поглинання цього оптичного волокна на довжині хвилі 976 нм становить 5 дБ/м. Лазерний генератор накачується синхронізованим з довжиною хвилі 976 нм лазером.напівпровідниковий лазерз максимальною потужністю 27 Вт через об'єднувач променів (1+1)×1 із збереженням полярності. Ґратка з високим коефіцієнтом відбиття має відбивну здатність понад 99%, а смуга пропускання відбиття 3 дБ становить приблизно 0,22 нм. Низький коефіцієнт відбиття ґратки становить 40%, а смуга пропускання відбиття 3 дБ становить приблизно 0,216 нм. Центральні довжини хвиль відбиття обох ґраток становлять 1018 нм. Щоб збалансувати вихідну потужність лазерного резонатора та коефіцієнт придушення ASE, низький коефіцієнт відбиття ґратки був оптимізований до 40%. Хвостове волокно ґратки з високим коефіцієнтом відбиття з'єднане з волокном підсилення, тоді як хвостове волокно ґратки з низьким коефіцієнтом відбиття повернуте на 90° та з'єднане з хвостовим волокном фільтра оболонки. Таким чином, положення піку довжини хвилі відбиття швидкої осі ґратки з високим коефіцієнтом відбиття відповідає довжині хвилі відбиття повільної осі ґратки з низьким коефіцієнтом відбиття. Таким чином, у резонансному резонаторі може коливатися лише один поляризований лазер. Решта світла накачування в оболонці оптичного волокна фільтрується саморобним фільтром оболонки, вплавленим у резонансний резонатор, а вихідний пігтейл скошений на 8° для запобігання зворотному зв'язку по торцю та паразитним коливанням.

3. Базові знання

Механізм генерації лінійно поляризованих волоконних лазерів: через двопроменезаломлення напруги, грушоподібне волокно, що підтримує поляризацію, має дві ортогональні осі поляризації, відомі як швидка вісь та повільна вісь. Зазвичай, оскільки показник заломлення повільної осі більший, ніж у швидкої осі, решітка, написана на волокні, що підтримує поляризацію, має дві різні центральні довжини хвиль. Резонансний резонатор лінійно поляризованого волоконного лазера зазвичай складається з двох решіток, що підтримують поляризацію. Довжини хвиль решітки з низьким відбиттям та решітки з високим відбиттям на швидкій та повільній осях відповідають відповідно. Коли смуга пропускання решітки, що підтримує поляризацію, достатньо вузька, спектри пропускання в напрямках швидкої та повільної осей можуть бути розділені, і обидві довжини хвиль можуть вібрувати всередині резонансного резонатора. Відповідно до принципу коливань з подвійною довжиною хвилі решітки, що підтримує поляризацію, в експерименті для досягнення цього можна застосувати метод паралельного зварювання. Під час зварювання осі підтримки поляризації двох решіток вирівнюються. Таким чином, два піки пропускання високовідбивної решітки відповідають пікам низьковідбивної решітки, і таким чином може бути реалізований лазерний вихід з двома довжинами хвилі.

У реальних системах лазерного випромінювання з підтримкою поляризації лінійний перекіс є важливим показником для оцінки вихідних характеристик лінійно поляризованих лазерів. Як правило, період решітки з високим коефіцієнтом відбиття більший, ніж період решітки з низьким коефіцієнтом відбиття. Для досягнення лінійно поляризованого лазера з високим значенням PER достатньо вібрувати лише один пік поляризації. Коли швидка вісь решітки з низьким коефіцієнтом відбиття розташована вздовж повільної осі решітки з високим коефіцієнтом відбиття, центральна довжина хвилі в напрямку швидкої осі решітки з низьким коефіцієнтом відбиття відповідає довжині хвилі в напрямку повільної осі решітки з високим коефіцієнтом відбиття, тоді як пік пропускання в напрямку повільної осі решітки з низьким коефіцієнтом відбиття не відповідає піку пропускання в напрямку швидкої осі решітки з високим коефіцієнтом відбиття. Таким чином, може вібрувати один пік пропускання. Аналогічно, коли повільна вісь решітки з низьким коефіцієнтом відбиття розташована вздовж швидкої осі решітки з високим коефіцієнтом відбиття, центральна довжина хвилі повільної осі решітки з низьким коефіцієнтом відбиття відповідає довжині хвилі швидкої осі решітки з високим коефіцієнтом відбиття, тоді як пік пропускання швидкої осі решітки з низьким коефіцієнтом відбиття не відповідає піку пропускання повільної осі решітки з високим коефіцієнтом відбиття. Таким чином, один пік пропускання також може вібрувати. Обидва вищезгадані методи можуть досягти лінійно поляризованого лазерного випромінювання. Відповідно до принципу коливань лінійно поляризованого лазера з однодовжиною хвилі решітки з підтримкою поляризації, в експерименті для досягнення цього можна застосувати метод ортогонального зрощення. Коли кут зрощення осей з підтримкою поляризації решітки з високим коефіцієнтом відбиття та решітки з низьким коефіцієнтом відбиття становить 90°, пік пропускання в напрямку повільної осі решітки з високим коефіцієнтом відбиття відповідає піку пропускання в напрямку швидкої осі решітки з низьким коефіцієнтом відбиття, і таким чином можна реалізувати вихід лінійно поляризованого волоконного лазера з однодовжиною хвилі.