Progettazione del percorso ottico della fibra polarizzatalaser a larghezza di linea stretta
1. Panoramica
Laser a fibra polarizzata a larghezza di linea stretta da 1018 nm. La lunghezza d'onda di lavoro è di 1018 nm, la potenza di uscita del laser è di 104 W, le larghezze spettrali di 3 dB e 20 dB sono rispettivamente ~21 GHz e ~72 GHz, il rapporto di estinzione della polarizzazione è >17,5 dB e la qualità del fascio è elevata (2 x M - 1,62 e 2 y M) Asistema lasercon un'efficienza di pendenza del 79% (∼1,63).
2. Descrizione del percorso ottico
In unlaser a fibra polarizzata a larghezza di linea strettaL'oscillatore laser a fibra a polarizzazione lineare è composto da una coppia di reticoli in fibra a mantenimento della polarizzazione e da una fibra a doppio rivestimento drogata con itterbio da 10/125 μm, lunga 1,5 metri, come mezzo di guadagno. Il coefficiente di assorbimento di questa fibra ottica a 976 nm è di 5 dB/m. L'oscillatore laser è pompato da un'onda di 976 nm bloccata in lunghezza d'onda.laser a semiconduttorecon una potenza massima di 27 W tramite un combinatore di fascio a mantenimento di polarità (1+1)×1. Il reticolo ad alta riflessione ha una riflettività superiore al 99% e la larghezza di banda di riflessione a 3 dB è di circa 0,22 nm. La bassa riflettività del reticolo è del 40% e la larghezza di banda di riflessione a 3 dB è di circa 0,216 nm. Le lunghezze d'onda di riflessione centrale di entrambi i reticoli sono di 1018 nm. Per bilanciare la potenza di uscita del risonatore laser e il rapporto di soppressione ASE, la bassa riflettività del reticolo è stata ottimizzata al 40%. La fibra di coda del reticolo ad alta riflessione è fusa alla fibra di guadagno, mentre la fibra di coda del reticolo a bassa riflessione è ruotata di 90° e fusa alla fibra di coda del filtro di rivestimento. Pertanto, la posizione di picco della lunghezza d'onda di riflessione sull'asse veloce del reticolo ad alta riflessione corrisponde a quella della lunghezza d'onda di riflessione sull'asse lento del reticolo a bassa riflessione. In questo modo, solo un laser polarizzato può oscillare nella cavità risonante. La luce di pompaggio rimanente nel rivestimento della fibra ottica viene filtrata da un filtro di rivestimento autocostruito e fuso nella cavità risonante, e il pigtail di uscita è smussato di 8° per prevenire feedback sulla superficie terminale e oscillazioni parassite.
3. Conoscenze di base
Meccanismo di generazione dei laser a fibra polarizzata linearmente: a causa della birifrangenza da stress, la fibra a forma di pera a mantenimento della polarizzazione presenta due assi di polarizzazione ortogonali, noti come asse veloce e asse lento. Generalmente, poiché l'indice di rifrazione dell'asse lento è maggiore di quello dell'asse veloce, il reticolo inciso sulla fibra a mantenimento della polarizzazione presenta due diverse lunghezze d'onda centrali. La cavità risonante di un laser a fibra polarizzata linearmente è solitamente composta da due reticoli a mantenimento della polarizzazione. Le lunghezze d'onda del reticolo a bassa riflessione e del reticolo ad alta riflessione sull'asse veloce e sull'asse lento corrispondono rispettivamente. Quando la larghezza di banda di riflessione del reticolo a mantenimento della polarizzazione è sufficientemente stretta, gli spettri di trasmissione nelle direzioni dell'asse veloce e dell'asse lento possono essere separati ed entrambe le lunghezze d'onda possono vibrare all'interno della cavità risonante. Secondo il principio di oscillazione a doppia lunghezza d'onda del reticolo a mantenimento della polarizzazione, nell'esperimento è stato possibile adottare il metodo di saldatura parallela per ottenerlo. Durante la saldatura, gli assi di mantenimento della polarizzazione dei due reticoli vengono allineati. In questo modo, i due picchi di trasmissione del reticolo ad alta riflessione corrispondono a quelli del reticolo a bassa riflessione, consentendo così di ottenere un'emissione laser a doppia lunghezza d'onda.
Nei sistemi laser a mantenimento della polarizzazione, l'inclinazione lineare è un indicatore importante per valutare le caratteristiche di uscita dei laser a polarizzazione lineare. Generalmente, il periodo di un reticolo ad alta riflettanza è maggiore di quello di un reticolo a bassa riflettanza. Per ottenere un laser a polarizzazione lineare con un valore PER elevato, è necessario che un solo picco di polarizzazione vibri. Quando l'asse veloce del reticolo a bassa riflettanza si trova lungo l'asse lento del reticolo ad alta riflettanza, la lunghezza d'onda centrale nella direzione dell'asse veloce del reticolo a bassa riflessione corrisponde a quella nella direzione dell'asse lento del reticolo ad alta riflessione, mentre il picco di trasmissione nella direzione dell'asse lento del reticolo a bassa riflessione non corrisponde al picco di trasmissione nella direzione dell'asse veloce del reticolo ad alta riflessione. In questo modo, è possibile far vibrare un picco di trasmissione. Analogamente, quando l'asse lento di un reticolo a bassa riflettanza si trova lungo l'asse veloce di un reticolo ad alta riflettanza, la lunghezza d'onda centrale dell'asse lento del reticolo a bassa riflettanza corrisponde a quella dell'asse veloce del reticolo ad alta riflettanza, mentre il picco di trasmissione dell'asse veloce del reticolo a bassa riflettanza non corrisponde a quello dell'asse lento del reticolo ad alta riflettanza. In questo modo, è anche possibile far vibrare un picco di trasmissione. Entrambi i metodi sopra descritti possono ottenere un'uscita laser polarizzata linearmente. Secondo il principio di oscillazione laser a polarizzazione lineare a lunghezza d'onda singola del reticolo a mantenimento della polarizzazione, nell'esperimento è stato possibile adottare il metodo di giunzione ortogonale per ottenerlo. Quando l'angolo di giunzione degli assi di mantenimento della polarizzazione del reticolo ad alta riflessione e del reticolo a bassa riflessione è di 90°, il picco di trasmissione nella direzione dell'asse lento del reticolo ad alta riflessione corrisponde al picco di trasmissione nella direzione dell'asse veloce del reticolo a bassa riflessione, e quindi può essere realizzata l'uscita del laser a fibra polarizzata linearmente a lunghezza d'onda singola.
Data di pubblicazione: 12 settembre 2025