Optisk stidesign af polariseret fiber smallinjebreddelaser

Optisk stidesign af polariseret fibersmal linjebreddelaser

1. Oversigt

1018 nm polariseret fiber smallinjebreddelaser. Arbejdsbølgelængden er 1018 nm, laserens udgangseffekt er 104 W, spektralbredderne på 3 dB og 20 dB er henholdsvis ~21 GHz og ~72 GHz, polarisationsudslettelsesforholdet er >17,5 dB, og strålekvaliteten er høj (2 x M – 1,62 og 2 y M) Alasersystemmed en hældningseffektivitet på 79% (∼1,63).

2. Beskrivelse af den optiske sti

I enpolariseret fiber smallinjebreddelaser, den lineært polariserede fiberlaseroscillator er sammensat af et par polarisationsbevarende fibergitre og en 1,5 meter lang 10/125 μm ytterbiumdoteret dobbeltbeklædt polarisationsbevarende fiber som forstærkningsmedium. Absorptionskoefficienten for denne optiske fiber ved 976 nm er 5 dB/m. Laseroscillatoren pumpes af en 976 nm bølgelængdelåsthalvlederlasermed en maksimal effekt på 27 W gennem en polaritetsbevarende (1+1)×1 strålekombinator. Højreflektionsgitteret har en reflektionsevne på over 99%, og 3 dB reflektionsbåndbredden er cirka 0,22 nm. Gitterets lave reflektionsevne er 40%, og 3 dB reflektionsbåndbredden er cirka 0,216 nm. De centrale reflektionsbølgelængder for begge gitre er på 1018 nm. For at afbalancere laserresonatorens udgangseffekt og ASE-undertrykkelsesforholdet blev gitterets lave reflektionsevne optimeret til 40%. Halefiberen i højreflektionsgitteret er fusioneret med forstærkningsfiberen, mens halefiberen i lavreflektionsgitteret er roteret 90° og fusioneret med halefiberen i beklædningsfilteret. Således matcher toppositionen for den hurtige refleksionsbølgelængde for højreflektionsgitteret den langsomme refleksionsbølgelængde for lavreflektionsgitteret. På denne måde kan kun én polariseret laser oscillere i resonanskaviteten. Det resterende pumpelys i den optiske fiberbeklædning filtreres fra af et hjemmelavet beklædningsfilter, der er smeltet ind i resonanskaviteten, og udgangspigtailen er skråskåret med 8° for at forhindre endefladefeedback og parasitisk oscillation.

3. Baggrundsviden

Genereringsmekanismen for lineært polariserede fiberlasere: På grund af spændingsdobbeltbrydning har den pæreformede polarisationsbevarende fiber to ortogonale polarisationsakser, kendt som den hurtige akse og den langsomme akse. Generelt, da brydningsindekset for den langsomme akse er større end brydningsindekset for den hurtige akse, har gitteret, der er skrevet på den polarisationsbevarende fiber, to forskellige centrale bølgelængder. Resonanskaviteten i en lineært polariseret fiberlaser er normalt sammensat af to polarisationsbevarende gitre. Bølgelængderne for lavreflektionsgitteret og højreflektionsgitteret på den hurtige akse og den langsomme akse korresponderer henholdsvis. Når refleksionsbåndbredden for det polarisationsbevarende gitter er smal nok, kan transmissionsspektrene i den hurtige akse og den langsomme akseretning adskilles, og begge bølgelængder kan vibrere i resonanskaviteten. I henhold til princippet om dobbeltbølgelængdeoscillation i det polarisationsbevarende gitter kan parallelsvejsning anvendes i eksperimentet for at opnå dette. Under svejsning justeres de polarisationsbevarende akser for de to gitre. På denne måde svarer de to transmissionstoppe for højreflektionsgitteret til transmissionstoppene for lavreflektionsgitteret, og dermed kan der opnås laseroutput med dobbelt bølgelængde.

I faktiske laserpolarisationsopretholdende systemer er lineær skævhed en vigtig indikator for evaluering af outputkarakteristikaene for lineært polariserede lasere. Generelt er perioden for et højreflektansgitter større end perioden for et lavreflektansgitter. For at opnå en lineært polariseret laser med en høj PER-værdi behøver kun én polarisationstop at vibrere. Når den hurtige akse for lavreflektansgitteret er langs den langsomme akse for højreflektansgitteret, svarer den centrale bølgelængde i den hurtige akseretning for lavreflektansgitteret til den i den langsomme akseretning for højreflektansgitteret, mens transmissionstoppen i den langsomme akseretning for lavreflektansgitteret ikke svarer til transmissionstoppen i den hurtige akseretning for højreflektansgitteret. På denne måde kan én transmissionstop vibreres. På samme måde, når den langsomme akse i et lavreflektansgitter er langs den hurtige akse i et højreflektansgitter, svarer den centrale bølgelængde for den langsomme akse i lavreflektansgitteret til den hurtige akse i højreflektansgitteret, mens transmissionstoppen for den hurtige akse i lavreflektansgitteret ikke svarer til den langsomme akse i højreflektansgitteret. På denne måde kan én transmissionstopp også vibreres. Begge ovenstående to metoder kan opnå lineært polariseret laseroutput. I henhold til princippet om lineært polariseret laseroscillation med én bølgelængde i det polarisationsopretholdende gitter kan den ortogonale splejsningsmetode anvendes i eksperimentet for at opnå dette. Når splejsningsvinklen for de polarisationsbevarende akser i højreflektionsgitteret og lavreflektionsgitteret er 90°, svarer transmissionstoppen i den langsomme akseretning af højreflektionsgitteret til transmissionstoppen i den hurtige akseretning af lavreflektionsgitteret, og dermed kan outputtet fra en enkeltbølgelængde lineært polariseret fiberlaser realiseres.