Optisch padontwerp van gepolariseerde vezelssmalle-lijnbreedte laser
1. Overzicht
1018 nm gepolariseerde vezellaser met smalle lijnbreedte. De werkingsgolflengte is 1018 nm, het laservermogen is 104 W, de spectrale breedtes bij 3 dB en 20 dB zijn respectievelijk ~21 GHz en ~72 GHz, de polarisatie-extinctieverhouding is >17,5 dB en de bundelkwaliteit is hoog (2 x M – 1,62 en 2 y M) Alasersysteemmet een hellingsrendement van 79% (∼1,63).
2. Beschrijving van het optische pad
In eengepolariseerde vezellaser met smalle lijnbreedteDe lineair gepolariseerde vezellaseroscillator bestaat uit een paar polarisatiebehoudende vezelroosters en een 1,5 meter lange 10/125 μm ytterbium-gedoteerde dubbelwandige polarisatiebehoudende vezel als versterkingsmedium. De absorptiecoëfficiënt van deze optische vezel bij 976 nm is 5 dB/m. De laseroscillator wordt gepompt door een golflengte-vergrendelde laser met een golflengte van 976 nm.halfgeleiderlasermet een maximaal vermogen van 27 W via een polariteitsbehoudende (1+1)×1 bundelcombinator. Het rooster met hoge reflectie heeft een reflectiviteit van meer dan 99%, en de 3 dB reflectiebandbreedte is ongeveer 0,22 nm. Het rooster met lage reflectie heeft een reflectiviteit van 40%, en de 3 dB reflectiebandbreedte is ongeveer 0,216 nm. De centrale reflectiegolflengten van beide roosters liggen op 1018 nm. Om het uitgangsvermogen van de laserresonator en de ASE-onderdrukkingsverhouding in balans te brengen, werd de lage reflectiviteit van het rooster geoptimaliseerd tot 40%. De staartvezel van het rooster met hoge reflectie is verbonden met de versterkingsvezel, terwijl de staartvezel van het rooster met lage reflectie 90° is gedraaid en verbonden met de staartvezel van het claddingfilter. Hierdoor komt de piekpositie van de reflectiegolflengte langs de snelle as van het rooster met hoge reflectie overeen met die van de reflectiegolflengte langs de langzame as van het rooster met lage reflectie. Op deze manier kan slechts één gepolariseerde laser in de resonantieholte oscilleren. Het resterende pomplicht in de mantel van de optische vezel wordt weggefilterd door een zelfgemaakt mantelfilter dat in de resonantieholte is geïntegreerd, en de uitgangskabel is onder een hoek van 8° afgeschuind om terugkoppeling aan het uiteinde en parasitaire oscillatie te voorkomen.
3. Achtergrondkennis
Het generatiemechanisme van lineair gepolariseerde vezellasers: Door spanningsbirefringentie heeft de peervormige polarisatiebehoudende vezel twee orthogonale polarisatieassen, de snelle as en de langzame as. Omdat de brekingsindex van de langzame as doorgaans groter is dan die van de snelle as, heeft het rooster dat op de polarisatiebehoudende vezel is aangebracht twee verschillende centrale golflengten. De resonantieholte van een lineair gepolariseerde vezellaser bestaat meestal uit twee polarisatiebehoudende roosters. De golflengten van het rooster met lage reflectie en het rooster met hoge reflectie komen respectievelijk overeen met de snelle as en de langzame as. Wanneer de reflectiebandbreedte van het polarisatiebehoudende rooster smal genoeg is, kunnen de transmissiespectra in de richting van de snelle as en de langzame as worden gescheiden en kunnen beide golflengten binnen de resonantieholte vibreren. Volgens het principe van dubbele golflengte-oscillatie van het polarisatiebehoudende rooster kan dit in het experiment worden bereikt met behulp van de parallellasmethode. Tijdens het lassen worden de polarisatiebehoudende assen van de twee roosters uitgelijnd. Op deze manier komen de twee transmissiepieken van het rooster met hoge reflectie overeen met die van het rooster met lage reflectie, waardoor een laseruitvoer met twee golflengten mogelijk wordt.
In daadwerkelijke laserpolarisatiebehoudsystemen is lineaire scheefstand een belangrijke indicator voor het evalueren van de uitgangskarakteristieken van lineair gepolariseerde lasers. Over het algemeen is de periode van een rooster met hoge reflectie groter dan die van een rooster met lage reflectie. Om een lineair gepolariseerde laser met een hoge PER-waarde te verkrijgen, hoeft slechts één polarisatiepiek te vibreren. Wanneer de snelle as van het rooster met lage reflectie samenvalt met de langzame as van het rooster met hoge reflectie, komt de centrale golflengte in de richting van de snelle as van het rooster met lage reflectie overeen met die in de richting van de langzame as van het rooster met hoge reflectie, terwijl de transmissiepiek in de richting van de langzame as van het rooster met lage reflectie niet overeenkomt met de transmissiepiek in de richting van de snelle as van het rooster met hoge reflectie. Op deze manier kan één transmissiepiek vibreren. Op dezelfde manier geldt dat wanneer de langzame as van een rooster met lage reflectie samenvalt met de snelle as van een rooster met hoge reflectie, de centrale golflengte van de langzame as van het rooster met lage reflectie overeenkomt met die van de snelle as van het rooster met hoge reflectie, terwijl de transmissiepiek van de snelle as van het rooster met lage reflectie niet overeenkomt met die van de langzame as van het rooster met hoge reflectie. Op deze manier kan één transmissiepiek ook vibreren. Beide bovenstaande methoden kunnen een lineair gepolariseerde laseruitvoer opleveren. Volgens het principe van een lineair gepolariseerde laser met één golflengte, zoals toegepast door een polarisatiebehoudend rooster, kan in het experiment de orthogonale verbindingsmethode worden gebruikt om dit te bereiken. Wanneer de verbindingshoek van de polarisatiebehoudende assen van het hoogreflecterende rooster en het laagreflecterende rooster 90° is, komt de transmissiepiek in de richting van de langzame as van het hoogreflecterende rooster overeen met de transmissiepiek in de richting van de snelle as van het laagreflecterende rooster, waardoor een lineair gepolariseerde vezellaser met één golflengte kan worden gerealiseerd.
Geplaatst op: 12 september 2025