Мощный импульсный лазерс полностью волокнистой структурой MOPA
К основным структурным типам волоконных лазеров относятся структуры с одним резонатором, комбинированные структуры с пучком и структуры с задающим генератором мощности (MOPA). Среди них структура MOPA стала одним из наиболее актуальных направлений исследований благодаря своей способности достигать высокой производительности.импульсный лазервыход с регулируемой шириной импульса и частотой повторения (называемой шириной импульса и частотой повторения).
Принцип работы лазера MOPA заключается в следующем: основной генератор (ГО) представляет собой высокопроизводительный источник затравки.полупроводниковый лазеркоторый генерирует затравочный свет с регулируемыми параметрами посредством прямой импульсной модуляции. Основной блок управления программируемой вентильной матрицы (ПЛИС) выдает импульсные токовые сигналы с регулируемыми параметрами, которые управляются схемой управления для управления затравочным источником и завершения начальной модуляции затравочного света. После получения команд управления от основной платы управления ПЛИС схема управления источником накачки запускает источник накачки для генерации света накачки. После того, как затравочный свет и свет накачки соединяются светоделителем, они соответственно инжектируются в оптическое волокно с двойной оболочкой, легированное ионами Yb3+ (YDDCF), в двухкаскадном модуле оптического усиления. В ходе этого процесса ионы Yb3+ поглощают энергию света накачки, формируя инверсное распределение населенностей. Впоследствии, основываясь на принципах усиления бегущей волны и вынужденного излучения, затравочный свет достигает высокого усиления мощности в двухкаскадном модуле оптического усиления, в конечном итоге выдавая мощныйнаносекундный импульсный лазерИз-за увеличения пиковой мощности усиленный импульсный сигнал может испытывать компрессию длительности импульса из-за эффекта ограничения усиления. На практике для дальнейшего повышения выходной мощности и эффективности усиления часто используются многокаскадные усилительные структуры.
Система лазера MOPA состоит из основной платы управления на ПЛИС, источника накачки, источника затравки, платы драйвера, усилителя и т.д. Основная плата управления на ПЛИС управляет источником затравки для выдачи необработанных импульсов затравки микроволнового уровня с регулируемыми параметрами, генерируя импульсные электрические сигналы с регулируемой формой, длительностью (от 5 до 200 нс) и частотой повторения (от 30 до 900 кГц). Этот сигнал через изолятор поступает на двухкаскадный модуль оптического усиления, состоящий из предусилителя и основного усилителя, и, наконец, выдает короткоимпульсный лазер высокой энергии через оптический изолятор с функцией коллимации. Источник затравки оснащен внутренним фотодетектором для контроля выходной мощности в режиме реального времени и передачи данных на основную плату управления на ПЛИС. Основная плата управления управляет схемами управления накачкой 1 и 2, обеспечивая открытие и закрытие источников накачки 1, 2 и 3. Прифотодетекторне может обнаружить выходной световой сигнал, главная плата управления отключит источник насоса, чтобы предотвратить повреждение YDDCF и оптических устройств из-за отсутствия входного светового сигнала
Система оптического тракта лазера MOPA использует полностью волоконную структуру и состоит из основного модуля генерации и двухкаскадного модуля усиления. Основной модуль генерации использует полупроводниковый лазерный диод (ЛД) с центральной длиной волны 1064 нм, шириной линии 3 нм и максимальной непрерывной выходной мощностью 400 мВт в качестве источника затравки и объединяет его 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. Двухкаскадный модуль усиления использует схему обратной накачки, а в качестве усиливающей среды используются 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.
Время публикации: 17 сентября 2025 г.