Polarizált szál optikai útvonalának kialakításakeskeny vonalszélességű lézer
1. Áttekintés
1018 nm-es polarizált szálas, keskeny vonalszélességű lézer. A működési hullámhossz 1018 nm, a lézer kimenő teljesítménye 104 W, a 3 dB és 20 dB spektrális szélessége ~21 GHz, illetve ~72 GHz, a polarizációs kioltási arány >17,5 dB, a nyaláb minősége pedig magas (2 x M – 1,62 és 2 y M). Alézerrendszer79%-os (∼1,63) lejtési hatékonysággal.
2. Optikai útvonal leírása
Egypolarizált szálas keskeny vonalszélességű lézerA lineárisan polarizált szálas lézeroszcillátor egy pár polarizációt megőrző szálrácsból és egy 1,5 méter hosszú, 10/125 μm-es itterbiummal adalékolt, kettős bevonatú, polarizációt megőrző szálból, mint erősítőközegből áll. Ennek az optikai szálnak az abszorpciós együtthatója 976 nm-en 5 dB/m. A lézeroszcillátort egy 976 nm-es hullámhosszon rögzítettfélvezető lézermaximum 27 W teljesítménnyel egy polaritást megőrző (1+1)×1 nyalábösszegzőn keresztül. A nagy visszaverődésű rács fényvisszaverő képessége meghaladja a 99%-ot, a 3 dB-es reflexiós sávszélessége pedig körülbelül 0,22 nm. A rács alacsony fényvisszaverő képessége 40%, a 3 dB-es reflexiós sávszélessége pedig körülbelül 0,216 nm. Mindkét rács központi reflexiós hullámhossza 1018 nm. A lézerrezonátor kimenő teljesítményének és az ASE elnyomási arány kiegyensúlyozása érdekében a rács alacsony fényvisszaverő képességét 40%-ra optimalizálták. A nagy visszaverődésű rács hátsó szála az erősítőszálhoz van egyesítve, míg az alacsony visszaverődésű rács hátsó szála 90°-kal el van forgatva, és a burkolószűrő hátsó szálához van egyesítve. Így a nagy visszaverődésű rács gyorstengelyű reflexiós hullámhosszának csúcspozíciója megegyezik az alacsony visszaverődésű rács lassútengelyű reflexiós hullámhosszának csúcspozíciójával. Ily módon csak egy polarizált lézer oszcillálhat a rezonáns üregben. Az optikai szál burkolatában megmaradt pumpálófényt egy saját készítésű, a rezonáns üregbe olvasztott burkolatszűrő szűri ki, a kimeneti pigtail pedig 8°-os szögben van leélezve, hogy megakadályozza a végfelületi visszacsatolást és a parazita oszcillációt.
3. Háttérismeretek
A lineárisan polarizált szálas lézerek generálási mechanizmusa: A feszültség kettős törés miatt a körte alakú, polarizációt megőrző szálnak két ortogonális polarizációs tengelye van, amelyeket gyors tengelynek és lassú tengelynek neveznek. Általában, mivel a lassú tengely törésmutatója nagyobb, mint a gyors tengelyé, a polarizációt megőrző szálra írt rácsnak két különböző központi hullámhossza van. A lineárisan polarizált szálas lézer rezonáns ürege általában két polarizációt megőrző rácsból áll. A gyors tengelyen és a lassú tengelyen lévő alacsony visszaverődésű és nagy visszaverődésű rács hullámhosszai megegyeznek. Amikor a polarizációt megőrző rács reflexiós sávszélessége elég keskeny, a gyors tengely és a lassú tengely irányában lévő transzmissziós spektrumok elválaszthatók, és mindkét hullámhossz rezeghet a rezonáns üregben. A polarizációt megőrző rács kettős hullámhosszú oszcillációs elve szerint a kísérletben párhuzamos hegesztési módszer alkalmazható ennek eléréséhez. Hegesztés során a két rács polarizációt megőrző tengelyei egy vonalban vannak. Ily módon a nagy visszaverődésű rács két transzmissziós csúcsa megfelel az alacsony visszaverődésű rácsénak, és így kettős hullámhosszú lézerkimenet valósítható meg.
A tényleges lézerpolarizációt megőrző rendszerekben a lineáris ferdeség fontos mutató a lineárisan polarizált lézerek kimeneti jellemzőinek értékeléséhez. Általában a nagy visszaverődésű rács periódusideje nagyobb, mint az alacsony visszaverődésű rácsé. Ahhoz, hogy egy magas PER értékű lineárisan polarizált lézert kapjunk, csak egy polarizációs csúcsnak kell rezegnie. Amikor az alacsony visszaverődésű rács gyors tengelye a nagy visszaverődésű rács lassú tengelye mentén helyezkedik el, az alacsony visszaverődésű rács gyors tengely irányában lévő központi hullámhossz megfelel a nagy visszaverődésű rács lassú tengely irányában lévőnek, míg az alacsony visszaverődésű rács lassú tengely irányában lévő átviteli csúcs nem felel meg a nagy visszaverődésű rács gyors tengely irányában lévő átviteli csúcsnak. Ily módon egy átviteli csúcs rezegtethető. Hasonlóképpen, amikor egy alacsony visszaverődésű rács lassú tengelye egy nagy visszaverődésű rács gyors tengelye mentén helyezkedik el, az alacsony visszaverődésű rács lassú tengelyének központi hullámhossza megfelel a nagy visszaverődésű rács gyors tengelyének, míg az alacsony visszaverődésű rács gyors tengelyének átviteli csúcsa nem felel meg a nagy visszaverődésű rács lassú tengelyének. Ily módon egy átviteli csúcs is rezegtethető. Mindkét fenti módszerrel lineárisan polarizált lézerkimenet érhető el. A polarizációt megőrző rács egyhullámhosszú, lineárisan polarizált lézeroszcillációs elve szerint a kísérletben az ortogonális illesztési módszer alkalmazható ennek eléréséhez. Amikor a nagy visszaverődésű rács és az alacsony visszaverődésű rács polarizációt megőrző tengelyeinek illesztési szöge 90°, a nagy visszaverődésű rács lassú tengelyének átviteli csúcsa megfelel az alacsony visszaverődésű rács gyors tengelyének átviteli csúcsának, és így egyhullámhosszú, lineárisan polarizált szálas lézer kimenete valósítható meg.
Közzététel ideje: 2025. szeptember 12.