Krachtige gepulseerde lasermet een volledig vezelachtige MOPA-structuur
De belangrijkste structurele typen vezellasers omvatten structuren met één resonator, bundelcombinatie en master oscillating power amplifier (MOPA). De MOPA-structuur is momenteel een van de meest onderzochte typen vanwege de mogelijkheid om hiermee hoge prestaties te bereiken.gepulseerde laseruitgang met instelbare pulsbreedte en herhalingsfrequentie (aangeduid als pulsbreedte en herhalingsfrequentie).
Het werkingsprincipe van de MOPA-laser is als volgt: De hoofdoscillator (MO) is een hoogwaardige zaadbron.halfgeleiderlaserDit genereert een zaadsignaal met instelbare parameters door middel van directe pulsmodulatie. De Field Programmable Gate Array (FPGA) hoofdcontroller stuurt pulsstroomsignalen met instelbare parameters uit, die door het aansturingscircuit worden gebruikt om de zaadbron aan te sturen en de initiële modulatie van het zaadlicht te voltooien. Na ontvangst van de besturingsinstructies van de FPGA-hoofdcontroller start het aansturingscircuit van de pompbron de pompbron om pomplicht te genereren. Nadat het zaadlicht en het pomplicht door de straalsplitser zijn gekoppeld, worden ze respectievelijk geïnjecteerd in de Yb3+-gedoteerde dubbelwandige optische vezel (YDDCF) in de tweetraps optische versterkingsmodule. Tijdens dit proces absorberen de Yb3+-ionen de energie van het pomplicht, waardoor een populatie-inversieverdeling ontstaat. Vervolgens bereikt het zaadsignaal, op basis van de principes van voortschrijdende golfversterking en gestimuleerde emissie, een hoge vermogensversterking in de tweetraps optische versterkingsmodule, wat uiteindelijk resulteert in een hoogvermogensignaal.nanoseconde gepulseerde laserDoor de toename van het piekvermogen kan het versterkte pulssignaal een compressie van de pulsbreedte ondervinden als gevolg van het versterkingsbegrenzingseffect. In praktische toepassingen worden vaak meertrapsversterkingsstructuren gebruikt om het uitgangsvermogen en de versterkingsefficiëntie verder te verbeteren.
Het MOPA-lasercircuitsysteem bestaat uit een FPGA-hoofdregelkaart, een pompbron, een zaadbron, een driverprintplaat, een versterker, enzovoort. De FPGA-hoofdregelkaart stuurt de zaadbron aan om ruwe zaadlichtpulsen van MW-niveau met instelbare parameters te produceren door elektrische pulssignalen te genereren met instelbare golfvormen, pulsbreedtes (5 tot 200 ns) en herhalingsfrequenties (30 tot 900 kHz). Dit signaal wordt via de isolator naar de tweetraps optische versterkingsmodule geleid, bestaande uit de voorversterker en de hoofdversterker, en produceert uiteindelijk een hoogenergetische laser met korte pulsen via de optische isolator met collimatiefunctie. De zaadbron is uitgerust met een interne fotodetector om het uitgangsvermogen in realtime te bewaken en terug te koppelen naar de FPGA-hoofdregelkaart. De hoofdregelkaart stuurt de pompstuurcircuits 1 en 2 aan om de pompbronnen 1, 2 en 3 te openen en te sluiten.fotodetectorAls het hoofdregelbord het signaallicht niet detecteert, schakelt het de pompbron uit om schade aan de YDDCF en optische componenten te voorkomen als gevolg van het ontbreken van zaadlicht.
Het optische padsysteem van de MOPA-laser maakt gebruik van een volledig vezelstructuur en bestaat uit een hoofdoscillatiemodule en een tweetrapsversterkingsmodule. De hoofdoscillatiemodule gebruikt een halfgeleiderlaserdiode (LD) met een centrale golflengte van 1064 nm, een lijnbreedte van 3 nm en een maximaal continu uitgangsvermogen van 400 mW als zaadbron, en combineert deze met een vezel-Bragg-rooster (FBG) met een reflectiviteit van 99% bij 1063,94 nm en een lijnbreedte van 3,5 nm om een golflengteselectiesysteem te vormen. De tweetrapsversterkingsmodule maakt gebruik van een omgekeerde pompconfiguratie, waarbij YDDCF met kerndiameters van respectievelijk 8 en 30 μm als versterkingsmedium zijn geconfigureerd. De corresponderende absorptiecoëfficiënten van de coatingpomp bedragen respectievelijk 1,0 en 2,1 dB/m bij 915 nm.
Geplaatst op: 17 september 2025