Мощный импульсный лазерс полностью волоконной структурой MOPA
К основным структурным типам волоконных лазеров относятся однорезонаторные, комбинационные и структуры с главным генератором и усилителем мощности (MOPA). Среди них структура MOPA стала одним из наиболее актуальных направлений исследований благодаря своей способности обеспечивать высокую производительность.импульсный лазерВыходной сигнал с регулируемой шириной импульса и частотой повторения (обозначаемые как ширина импульса и частота повторения).
Принцип работы лазера MOPA заключается в следующем: основной генератор (MO) представляет собой высокоэффективный источник затравки.полупроводниковый лазерГенерирует затравочный сигнальный свет с регулируемыми параметрами посредством прямой импульсной модуляции. Основной управляющий элемент — программируемая логическая интегральная схема (FPGA) — выдает импульсные токовые сигналы с регулируемыми параметрами, которые управляются схемой управления для работы источника затравочного света и завершения начальной модуляции затравочного света. После получения команд управления от основной платы управления FPGA, схема управления источником накачки запускает источник накачки для генерации накачивающего света. После того, как затравочный и накачивающий свет соединяются с помощью разделителя лучей, они соответственно вводятся в двухслойное оптическое волокно, легированное ионами Yb3+ (YDDCF), в двухступенчатом модуле оптического усиления. В ходе этого процесса ионы Yb3+ поглощают энергию накачивающего света, образуя распределение инверсии населенности. Впоследствии, на основе принципов усиления бегущей волны и стимулированного излучения, затравочный сигнальный свет достигает высокого коэффициента усиления мощности в двухступенчатом модуле оптического усиления, в конечном итоге выдавая мощный сигнал.наносекундный импульсный лазерИз-за увеличения пиковой мощности усиленный импульсный сигнал может испытывать сжатие длительности импульса вследствие эффекта ограничения усиления. В практических приложениях часто используются многоступенчатые структуры усиления для дальнейшего повышения выходной мощности и эффективности усиления.
Система лазерного излучения MOPA состоит из основной платы управления FPGA, источника накачки, источника затравки, платы управления, усилителя и т. д. Основная плата управления FPGA управляет источником затравки, генерируя импульсные электрические сигналы с регулируемой формой волны, шириной импульса (от 5 до 200 нс) и частотой повторения (от 30 до 900 кГц) для получения импульсов затравки микроволнового уровня с регулируемыми параметрами. Этот сигнал поступает через изолятор в двухступенчатый модуль оптического усиления, состоящий из предусилителя и основного усилителя, и, наконец, через оптический изолятор с функцией коллимации выдает высокоэнергетический короткоимпульсный лазерный сигнал. Источник затравки оснащен внутренним фотодетектором для мониторинга выходной мощности в реальном времени и передачи ее обратно на основную плату управления FPGA. Основная плата управления управляет схемами управления накачкой 1 и 2 для осуществления операций открытия и закрытия источников накачки 1, 2 и 3.фотодетекторЕсли сигнальный световой сигнал не будет обнаружен, главная плата управления отключит источник питания, чтобы предотвратить повреждение YDDCF и оптических устройств из-за отсутствия входного светового сигнала.
Система оптического тракта лазера MOPA имеет полностью волоконно-оптическую структуру и состоит из основного модуля генерации и двухступенчатого модуля усиления. В качестве источника затравки используется полупроводниковый лазерный диод (ЛД) с центральной длиной волны 1064 нм, шириной линии 3 нм и максимальной непрерывной выходной мощностью 400 мВт, который объединяется с волоконной брэгговской решеткой (ВБР) с коэффициентом отражения 99% при 1063,94 нм и шириной линии 3,5 нм для формирования системы селекции длины волны. Двухступенчатый модуль усиления использует обратную накачку, а в качестве усиливающей среды используется YDDCF с диаметром сердцевины 8 и 30 мкм соответственно. Соответствующие коэффициенты поглощения накачки покрытия составляют 1,0 и 2,1 дБ/м при 915 нм соответственно.
Дата публикации: 17 сентября 2025 г.