Progettazione del percorso ottico della fibra polarizzatalaser a larghezza di riga ridotta
1. Panoramica
Laser a fibra polarizzata a larghezza di riga stretta da 1018 nm. La lunghezza d'onda di lavoro è 1018 nm, la potenza di uscita del laser è 104 W, le larghezze spettrali a 3 dB e 20 dB sono rispettivamente ~21 GHz e ~72 GHz, il rapporto di estinzione di 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 riga strettaL'oscillatore laser a fibra a polarizzazione lineare è composto da una coppia di reticoli a fibra a mantenimento di polarizzazione e da una fibra a doppio rivestimento a mantenimento di polarizzazione drogata con ittrio 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 laser a lunghezza d'onda bloccata a 976 nm.laser a semiconduttorecon una potenza massima di 27 W attraverso un combinatore di fascio (1+1)×1 a mantenimento di polarità. Il reticolo ad alta riflettività 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 centrali di entrambi i reticoli sono a 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 riflettività è fusa alla fibra di guadagno, mentre la fibra di coda del reticolo a bassa riflettività è ruotata di 90° e fusa alla fibra di coda del filtro di rivestimento. Pertanto, la posizione del picco della lunghezza d'onda di riflessione sull'asse veloce del reticolo ad alta riflettività corrisponde a quella della lunghezza d'onda di riflessione sull'asse lento del reticolo a bassa riflettività. 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 il feedback dalla superficie terminale e le oscillazioni parassite.
3. Conoscenze pregresse
Meccanismo di generazione dei laser a fibra a polarizzazione lineare: a causa della birifrangenza da stress, la fibra a mantenimento di polarizzazione a forma di pera 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 di polarizzazione ha due diverse lunghezze d'onda centrali. La cavità risonante di un laser a fibra a polarizzazione lineare è solitamente composta da due reticoli a mantenimento di 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 di 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. In base al principio di oscillazione a doppia lunghezza d'onda del reticolo a mantenimento di polarizzazione, nell'esperimento è possibile adottare il metodo di saldatura parallela per ottenere questo risultato. 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 riflettività corrispondono a quelli del reticolo a bassa riflettività, e si può quindi realizzare un'emissione laser a doppia lunghezza d'onda.
Nei sistemi laser reali a mantenimento di polarizzazione, l'asimmetria lineare è un indicatore importante per valutare le caratteristiche di uscita dei laser a polarizzazione lineare. Generalmente, il periodo di un reticolo ad alta riflettività è maggiore di quello di un reticolo a bassa riflettività. Per ottenere un laser a polarizzazione lineare con un elevato valore di PER, è sufficiente che vibri un solo picco di polarizzazione. Quando l'asse veloce del reticolo a bassa riflettività è allineato con l'asse lento del reticolo ad alta riflettività, la lunghezza d'onda centrale nella direzione dell'asse veloce del reticolo a bassa riflettività corrisponde a quella nella direzione dell'asse lento del reticolo ad alta riflettività, mentre il picco di trasmissione nella direzione dell'asse lento del reticolo a bassa riflettività non corrisponde al picco di trasmissione nella direzione dell'asse veloce del reticolo ad alta riflettività. In questo modo, è possibile far vibrare un solo picco di trasmissione. Analogamente, quando l'asse lento di un reticolo a bassa riflettività è allineato con l'asse veloce di un reticolo ad alta riflettività, la lunghezza d'onda centrale dell'asse lento del reticolo a bassa riflettività corrisponde a quella dell'asse veloce del reticolo ad alta riflettività, mentre il picco di trasmissione dell'asse veloce del reticolo a bassa riflettività non corrisponde a quello dell'asse lento del reticolo ad alta riflettività. In questo modo, è possibile far vibrare anche un picco di trasmissione. Entrambi i metodi sopra descritti consentono di ottenere un'emissione laser a polarizzazione lineare. In base al principio di oscillazione laser a polarizzazione lineare a singola lunghezza d'onda del reticolo a mantenimento di polarizzazione, nell'esperimento è possibile adottare il metodo di giunzione ortogonale per ottenere tale risultato. 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 in questo modo è possibile realizzare l'emissione di un laser a fibra a polarizzazione lineare a singola lunghezza d'onda.
Data di pubblicazione: 12 settembre 2025