Конструкция оптического тракта поляризованного волоконного узкополосного лазера

Конструкция оптического тракта поляризованного волокналазер с узкой шириной линии

1. Обзор

Поляризованный волоконный узкополосный лазер с длиной волны 1018 нм. Рабочая длина волны составляет 1018 нм, выходная мощность лазера — 104 Вт, ширина спектра излучения по уровню 3 дБ и 20 дБ составляет ~21 ГГц и ~72 ГГц соответственно, коэффициент ослабления поляризации >17,5 дБ, а качество луча высокое (2 x M — 1,62 и 2 y M).лазерная системас эффективностью наклона 79% (∼1,63).

2. Описание оптического пути

Вполяризованный волоконный лазер с узкой шириной линиилинейно поляризованный волоконный лазерный генератор состоит из пары сохраняющих поляризацию волоконных решеток и 1,5-метрового волокна с двойной оболочкой, легированного иттербием (10/125 мкм), в качестве активной среды. Коэффициент поглощения этого оптического волокна на длине волны 976 нм составляет 5 дБ/м. Лазерный генератор накачивается синхронизированным по длине волны лазерным излучением с длиной волны 976 нм.полупроводниковый лазерс максимальной мощностью 27 Вт через сохраняющий полярность объединитель лучей (1+1)×1. Высокоотражающая решетка имеет коэффициент отражения более 99%, а ширина полосы отражения по уровню 3 дБ составляет приблизительно 0,22 нм. Низкоотражающая решетка составляет 40%, а полоса отражения по уровню 3 дБ составляет приблизительно 0,216 нм. Центральные длины волн отражения обеих решеток составляют 1018 нм. Для балансировки выходной мощности лазерного резонатора и коэффициента подавления ASE низкоотражающая решетка была оптимизирована до 40%. Хвостовое волокно высокоотражающей решетки спаяно с усиливающим волокном, в то время как хвостовое волокно низкоотражающей решетки повернуто на 90° и спаяно с хвостовым волокном фильтра оболочки. Таким образом, положение пика длины волны отражения по быстрой оси высокоотражающей решетки совпадает с положением пика длины волны отражения по медленной оси низкоотражающей решетки. Таким образом, в резонансной полости может генерироваться только один поляризованный лазер. Оставшийся свет накачки в оболочке оптического волокна отфильтровывается самодельным фильтром, вплавленным в резонансную полость, а выходной вывод скошён на 8° для предотвращения обратной связи на торце и паразитных колебаний.

3. Базовые знания

Механизм генерации линейно поляризованных волоконных лазеров: Из-за двойного лучепреломления под действием напряжений грушевидное волокно, сохраняющее поляризацию, имеет две ортогональные оси поляризации, известные как быстрая ось и медленная ось. Как правило, поскольку показатель преломления медленной оси больше, чем показатель преломления быстрой оси, решетка, нанесенная на сохраняющее поляризацию волокно, имеет две различные центральные длины волн. Резонансная полость линейно поляризованного волоконного лазера обычно состоит из двух сохраняющих поляризацию решеток. Длины волн решетки с низким коэффициентом отражения и решетки с высоким коэффициентом отражения на быстрой и медленной осях соответствуют друг другу. При достаточно узкой полосе отражения сохраняющей поляризацию решетки спектры пропускания в направлениях быстрой и медленной осей могут быть разделены, и обе длины волн могут колебаться внутри резонансной полости. Согласно принципу двухволновой генерации сохраняющей поляризацию решетки, в эксперименте для достижения этого может быть использован метод параллельной сварки. В процессе сварки оси сохранения поляризации двух решёток совмещаются. Таким образом, два пика пропускания высокоотражающей решётки соответствуют пикам пропускания низкоотражающей решётки, что позволяет реализовать двухволновой лазерный выход.

В реальных системах поддержания поляризации лазера линейный перекос является важным показателем для оценки выходных характеристик линейно поляризованных лазеров. Как правило, период решетки с высокой отражательной способностью больше, чем период решетки с низкой отражательной способностью. Для достижения линейно поляризованного лазера с высоким значением PER достаточно вибрации только одного пика поляризации. Когда быстрая ось решетки с низкой отражательной способностью совпадает с медленной осью решетки с высокой отражательной способностью, центральная длина волны в направлении быстрой оси решетки с низкой отражательной способностью соответствует центральной длине волны в направлении медленной оси решетки с высокой отражательной способностью, в то время как пик пропускания в направлении медленной оси решетки с низкой отражательной способностью не соответствует пику пропускания в направлении быстрой оси решетки с высокой отражательной способностью. Таким образом, может вибрировать один пик пропускания. Аналогично, когда медленная ось решетки с низким коэффициентом отражения совпадает с быстрой осью решетки с высоким коэффициентом отражения, центральная длина волны медленной оси решетки с низким коэффициентом отражения соответствует центральной длине волны быстрой оси решетки с высоким коэффициентом отражения, в то время как пик пропускания быстрой оси решетки с низким коэффициентом отражения не соответствует пику пропускания медленной оси решетки с высоким коэффициентом отражения. Таким образом, один пик пропускания также может вибрировать. Оба из вышеупомянутых двух методов позволяют получить линейно поляризованный выходной лазер. Согласно принципу одноволновой линейно поляризованной лазерной генерации решетки, сохраняющей поляризацию, в эксперименте для этого может быть использован метод ортогонального сращивания. Когда угол стыка сохраняющих поляризацию осей решетки с высоким коэффициентом отражения и решетки с низким коэффициентом отражения составляет 90°, пик пропускания в направлении медленной оси решетки с высоким коэффициентом отражения соответствует пику пропускания в направлении быстрой оси решетки с низким коэффициентом отражения, и, таким образом, может быть реализован выход одноволнового линейно поляризованного волоконного лазера.