Högpresterande pulserad lasermed helfiber-MOPA-struktur
De viktigaste strukturtyperna för fiberlasrar inkluderar enkelresonator-, strålkombinations- och masteroscillerande effektförstärkare (MOPA)-strukturer. Bland dem har MOPA-strukturen blivit ett av de nuvarande forskningsområdena på grund av dess förmåga att uppnå hög prestanda.pulserad laserutgång med justerbar pulsbredd och repetitionsfrekvens (benämnd pulsbredd och repetitionsfrekvens).
MOPA-laserns funktionsprincip är följande: Huvudoscillatorn (MO) är en högpresterande frökällahalvledarlasersom genererar frösignalljus med justerbara parametrar genom direkt pulsmodulering. Huvudstyrningen av FPGA (Field Programmable Gate Array) matar ut pulsströmssignaler med justerbara parametrar, vilka styrs av drivkretsen för att driva frökällan och slutföra den initiala moduleringen av fröljuset. Efter att ha mottagit styrinstruktionerna från FPGA:s huvudstyrkort startar pumpkällans drivkrets pumpkällan för att generera pumpljus. Efter att fröljuset och pumpljuset har kopplats samman av stråldelaren injiceras de i den Yb3+-dopade dubbelklädda optiska fibern (YDDCF) i den tvåstegs optiska förstärkningsmodulen. Under denna process absorberar Yb3+-jonerna energin från pumpljuset för att bilda en populationsinversionsfördelning. Därefter, baserat på principerna för vandringsvågsförstärkning och stimulerad emission, uppnår frösignalljuset hög effektförstärkning i den tvåstegs optiska förstärkningsmodulen, vilket slutligen matar ut en högeffektsförstärkning.nanosekundspulsad laserPå grund av ökningen av toppeffekten kan den förstärkta pulssignalen uppleva pulsbreddskompression på grund av förstärkningslåsningseffekten. I praktiska tillämpningar används ofta flerstegsförstärkningsstrukturer för att ytterligare förbättra uteffekten och förstärkningseffektiviteten.
MOPA-laserkretssystemet består av ett FPGA-huvudstyrkort, en pumpkälla, en frökälla, ett drivkretskort, en förstärkare etc. FPGA-huvudstyrkortet driver frökällan att mata ut råa fröljuspulser på MW-nivå med justerbara parametrar genom att generera pulserande elektriska signaler med justerbara vågformer, pulsbredder (5 till 200 ns) och repetitionsfrekvenser (30 till 900 kHz). Denna signal matas in via isolatorn till den tvåstegs optiska förstärkningsmodulen som består av förförstärkaren och huvudförstärkaren, och matar slutligen ut högenergiska kortpulslasrar genom den optiska isolatorn med kollimeringsfunktion. Frökällan är utrustad med en intern fotodetektor för att övervaka uteffekten i realtid och mata tillbaka den till FPGA-huvudstyrkortet. Huvudstyrkortet styr pumpdrivkretsarna 1 och 2 för att uppnå öppnings- och stängningsoperationerna för pumpkällorna 1, 2 och 3. NärfotodetektorOm signalljuset inte upptäcks kommer huvudstyrkortet att stänga av pumpkällan för att förhindra skador på YDDCF och optiska enheter på grund av bristande inmatning av fröljus.
MOPA-lasersystemet för optiska vägar använder en helfiberstruktur och består av en huvudoscillationsmodul och en tvåstegsförstärkningsmodul. Huvudoscillationsmodulen använder en halvledarlaserdiod (LD) med en central våglängd på 1064 nm, en linjebredd på 3 nm och en maximal kontinuerlig utgångseffekt på 400 mW som frökälla och kombinerar den med ett fiber Bragg-gitter (FBG) med en reflektivitet på 99 % vid 1063,94 nm och en linjebredd på 3,5 nm för att bilda ett våglängdsvalssystem. Tvåstegsförstärkningsmodulen använder en omvänd pumpdesign, och YDDCF med kärndiametrar på 8 respektive 30 μm är konfigurerade som förstärkningsmedia. Motsvarande absorptionskoefficienter för beläggningspumpen är 1,0 respektive 2,1 dB/m vid 915 nm.
Publiceringstid: 17 sep-2025