Optisk vägdesign av polariserad fibersmal linjebreddslaser
1. Översikt
1018 nm polariserad fiberlaser med smal linjebredd. Arbetsvåglängden är 1018 nm, laserns uteffekt är 104 W, spektralbredderna på 3 dB och 20 dB är ~21 GHz respektive ~72 GHz, polarisationssläckningsförhållandet är >17,5 dB och strålkvaliteten är hög (2 x M – 1,62 och 2 y M) Alasersystemmed en lutningseffektivitet på 79 % (∼1,63).
2. Beskrivning av den optiska vägen
I enpolariserad fiber smallinjebreddslaser, den linjärt polariserade fiberlaseroscillatorn består av ett par polarisationsbibehållande fibergitter och en 1,5 meter lång 10/125 μm ytterbiumdopad dubbelmantlad polarisationsbibehållande fiber som förstärkningsmedium. Absorptionskoefficienten för denna optiska fiber vid 976 nm är 5 dB/m. Laseroscillatorn pumpas av en 976 nm våglängdslåst transformator.halvledarlasermed en maximal effekt på 27 W genom en polaritetsbevarande (1+1)×1 strålkombinator. Högreflektionsgittret har en reflektionsförmåga på över 99 % och reflektionsbandbredden vid 3 dB är ungefär 0,22 nm. Gittrets låga reflektionsförmåga är 40 % och reflektionsbandbredden vid 3 dB är ungefär 0,216 nm. De centrala reflektionsvåglängderna för båda gittren är 1018 nm. För att balansera laserresonatorns uteffekt och ASE-undertryckningsförhållandet optimerades gittrets låga reflektionsförmåga till 40 %. Högreflektionsgittrets svansfiber är sammansmält med förstärkningsfibern, medan lågreflektionsgittrets svansfiber är roterad 90° och sammansmält med mantelfiltrets svansfiber. Således matchar topppositionen för högreflektionsgittrets snabba reflektionsvåglängd den för lågreflektionsgittrets långsamma reflektionsvåglängd. På detta sätt kan endast en polariserad laser oscillera i resonanskaviteten. Det återstående pumpljuset i den optiska fiberbeklädnaden filtreras bort av ett hemmatillverkat beklädnadsfilter som är smält in i resonanskaviteten, och utgångsfibern är avfasad med 8° för att förhindra återkoppling i ändytan och parasitisk oscillation.
3. Bakgrundskunskap
Genereringsmekanismen för linjärt polariserade fiberlasrar: På grund av spänningsdubbelbrytning har den päronformade polarisationsbibehållande fibern två ortogonala polarisationsaxlar, kända som den snabba axeln och den långsamma axeln. Generellt sett, eftersom brytningsindexet för den långsamma axeln är större än det för den snabba axeln, har gittret som är skrivet på den polarisationsbibehållande fibern två olika centrala våglängder. Resonanskaviteten hos en linjärt polariserad fiberlaser består vanligtvis av två polarisationsbibehållande gitter. Våglängderna för det lågreflekterande gittret och det högreflekterande gittret på den snabba axeln respektive den långsamma axeln motsvarar varandra. När reflektionsbandbredden för det polarisationsbibehållande gittret är tillräckligt smal kan transmissionsspektra i den snabba axelns och den långsamma axelns riktningar separeras, och båda våglängderna kan vibrera i resonanskaviteten. Enligt principen om dubbelvåglängdsoscillation för det polarisationsbibehållande gittret kan man i experimentet använda parallellsvetsningsmetoden för att uppnå detta. Under svetsningen är de polarisationsbibehållande axlarna för de två gittren i linje. På så sätt motsvarar de två transmissionstopparna för det högreflekterande gittret de för det lågreflekterande gittret, och därmed kan laserutmatning med dubbel våglängd realiseras.
I faktiska laserpolarisationsbibehållande system är linjär skevhet en viktig indikator för att utvärdera utgångsegenskaperna hos linjärt polariserade lasrar. Generellt sett är perioden för ett högreflekterande gitter större än för ett lågreflekterande gitter. För att uppnå en linjärt polariserad laser med ett högt PER-värde behöver endast en polarisationstopp vibrera. När den snabba axeln för det lågreflekterande gittret är längs den långsamma axeln för det högreflekterande gittret, motsvarar den centrala våglängden i den snabba axelriktningen för det lågreflekterande gittret den i den långsamma axelriktningen för det högreflekterande gittret, medan transmissionstoppen i den långsamma axelriktningen för det lågreflekterande gittret inte motsvarar transmissionstoppen i den snabba axelriktningen för det högreflekterande gittret. På detta sätt kan en transmissionstopp vibreras. På liknande sätt, när den långsamma axeln hos ett lågreflekterande gitter är längs den snabba axeln hos ett högreflekterande gitter, motsvarar den centrala våglängden hos den långsamma axeln hos det lågreflekterande gittret den för den snabba axeln hos det högreflekterande gittret, medan transmissionstoppen hos den snabba axeln hos det lågreflekterande gittret inte motsvarar den för den långsamma axeln hos det högreflekterande gittret. På detta sätt kan även en transmissionstopp vibreras. Båda ovanstående två metoder kan uppnå linjärt polariserad laserutgång. Enligt principen för linjärt polariserad laseroscillation med en våglängd hos det polarisationsbibehållande gittret kan den ortogonala skarvningsmetoden användas i experimentet för att uppnå detta. När skarvningsvinkeln för de polarisationsbibehållande axlarna hos högreflektionsgittret och lågreflektionsgittret är 90°, motsvarar transmissionstoppen i högreflektionsgittrets långsamma axelriktning transmissionstoppen i lågreflektionsgittrets snabba axelriktning, och därmed kan utsignalen från envåglängdslinjärt polariserad fiberlaser realiseras.
Publiceringstid: 12 september 2025