Høyeffektspulserende lasermed helfiber MOPA-struktur
De viktigste strukturtypene for fiberlasere inkluderer enkeltresonator-, strålekombinasjons- og masteroscillerende effektforsterkerstrukturer (MOPA). Blant disse har MOPA-strukturen blitt et av dagens forskningsområder på grunn av dens evne til å oppnå høy ytelse.pulserende laserutgang med justerbar pulsbredde og repetisjonsfrekvens (referert til som pulsbredde og repetisjonsfrekvens).
Arbeidsprinsippet til MOPA-laseren er som følger: Hovedoscillatoren (MO) er en høytytende frøkildehalvlederlasersom genererer frøsignallys med justerbare parametere gjennom direkte pulsmodulasjon. Hovedkontrollen til Field Programmable Gate Array (FPGA) sender ut pulsstrømsignaler med justerbare parametere, som styres av drivkretsen for å betjene frøkilden og fullføre den første moduleringen av frølyset. Etter å ha mottatt kontrollinstruksjonene fra FPGA-hovedkontrollkortet, starter pumpekildens drivkrets pumpekilden for å generere pumpelys. Etter at frølyset og pumpelyset er koblet sammen av stråledeleren, injiseres de henholdsvis i den Yb3+-dopede dobbeltkledde optiske fiberen (YDDCF) i den totrinns optiske forsterkningsmodulen. Under denne prosessen absorberer Yb3+-ionene energien fra pumpelyset for å danne en populasjonsinversjonsfordeling. Deretter, basert på prinsippene for vandrebølgeforsterkning og stimulert emisjon, oppnår frøsignallyset høy effektforsterkning i den totrinns optiske forsterkningsmodulen, og sender til slutt ut en høyeffekts ...nanosekund pulserende laserPå grunn av økningen i toppeffekt kan det forsterkede pulssignalet oppleve pulsbreddekompresjon på grunn av forsterkningsklemmingseffekten. I praktiske anvendelser brukes ofte flertrinns forsterkningsstrukturer for å forbedre utgangseffekten og forsterkningseffektiviteten ytterligere.
MOPA-laserkretssystemet består av et FPGA-hovedkontrollkort, en pumpekilde, en såkilde, et driverkretskort, en forsterker, osv. FPGA-hovedkontrollkortet driver såkilden til å sende ut rå sålyspulser på MW-nivå med justerbare parametere ved å generere pulserende elektriske signaler med justerbare bølgeformer, pulsbredder (5 til 200 ns) og repetisjonsfrekvenser (30 til 900 kHz). Dette signalet mates inn gjennom isolatoren til den totrinns optiske forsterkningsmodulen som består av forforsterkeren og hovedforsterkeren, og sender til slutt ut høyenergi-kortpulslaser gjennom den optiske isolatoren med kollimeringsfunksjon. Såkilden er utstyrt med en intern fotodetektor for å overvåke utgangseffekten i sanntid og mate den tilbake til FPGA-hovedkontrollkortet. Hovedkontrollkortet styrer pumpedrivkretsene 1 og 2 for å oppnå åpnings- og lukkeoperasjonene til pumpekildene 1, 2 og 3. Når ...fotodetektorHvis ikke signallysutgangen oppdages, vil hovedkontrollkortet slå av pumpekilden for å forhindre skade på YDDCF og optiske enheter på grunn av manglende sålysinngang
MOPA-laseroptiske banesystem bruker en helfiberstruktur og består av en hovedoscillasjonsmodul og en totrinns forsterkningsmodul. Hovedoscillasjonsmodulen bruker en halvlederlaserdiode (LD) med en sentral bølgelengde på 1064 nm, en linjebredde på 3 nm og en maksimal kontinuerlig utgangseffekt på 400 mW som kilde, og kombinerer den med et fiber Bragg-gitter (FBG) med en reflektivitet på 99 % @ 1063,94 nm og en linjebredde på 3,5 nm for å danne et bølgelengdevalgssystem. 2-trinns forsterkningsmodulen bruker en revers pumpedesign, og YDDCF med kjernediametre på henholdsvis 8 og 30 μm er konfigurert som forsterkningsmedier. De tilsvarende absorpsjonskoeffisientene for beleggpumpen er henholdsvis 1,0 og 2,1 dB/m @ 915 nm.
Publisert: 17. september 2025