Laser berdenyut daya tinggi dengan struktur MOPA serat penuh

Laser berdenyut berdaya tinggidengan struktur MOPA semua serat

Jenis-jenis struktur utama laser serat meliputi struktur resonator tunggal, kombinasi berkas, dan penguat daya osilasi utama (MOPA). Di antara semuanya, struktur MOPA telah menjadi salah satu pusat penelitian terkini karena kemampuannya mencapai kinerja tinggi.laser berdenyutkeluaran dengan lebar pulsa dan frekuensi pengulangan yang dapat disesuaikan (disebut sebagai lebar pulsa dan frekuensi pengulangan).

Prinsip kerja laser MOPA adalah sebagai berikut: Osilator utama (MO) adalah sumber benih berkinerja tinggilaser semikonduktoryang menghasilkan cahaya sinyal seed dengan parameter yang dapat disesuaikan melalui modulasi pulsa langsung. Kontrol utama Field Programmable Gate Array (FPGA) mengeluarkan sinyal arus pulsa dengan parameter yang dapat disesuaikan, yang dikontrol oleh sirkuit penggerak untuk mengoperasikan sumber seed dan menyelesaikan modulasi awal cahaya seed. Setelah menerima instruksi kontrol dari papan kontrol utama FPGA, sirkuit penggerak sumber pompa memulai sumber pompa untuk menghasilkan cahaya pompa. Setelah cahaya seed dan cahaya pompa digabungkan oleh pembagi berkas, keduanya masing-masing disuntikkan ke dalam serat optik berlapis ganda terdoping Yb3+ (YDDCF) dalam modul amplifikasi optik dua tahap. Selama proses ini, ion Yb3+ menyerap energi cahaya pompa untuk membentuk distribusi inversi populasi. Selanjutnya, berdasarkan prinsip amplifikasi gelombang berjalan dan emisi terstimulasi, cahaya sinyal seed mencapai penguatan daya tinggi dalam modul amplifikasi optik dua tahap, yang pada akhirnya menghasilkan daya tinggi.laser berdenyut nanodetikAkibat peningkatan daya puncak, sinyal pulsa yang diperkuat dapat mengalami kompresi lebar pulsa akibat efek penjepitan penguatan. Dalam aplikasi praktis, struktur amplifikasi multi-tahap sering diadopsi untuk lebih meningkatkan daya keluaran dan efisiensi penguatan.

Sistem rangkaian laser MOPA terdiri dari papan kontrol utama FPGA, sumber pompa, sumber benih, papan sirkuit penggerak, penguat, dll. Papan kontrol utama FPGA menggerakkan sumber benih untuk menghasilkan pulsa cahaya benih mentah tingkat MW dengan parameter yang dapat disesuaikan dengan menghasilkan sinyal listrik pulsa dengan bentuk gelombang yang dapat disesuaikan, lebar pulsa (5 hingga 200 ns), dan laju pengulangan (30 hingga 900 kHz). Sinyal ini dimasukkan melalui isolator ke modul amplifikasi optik dua tahap yang terdiri dari preamplifier dan penguat utama, dan akhirnya mengeluarkan laser pulsa pendek berenergi tinggi melalui isolator optik dengan fungsi kolimasi. Sumber benih dilengkapi dengan fotodetektor internal untuk memantau daya keluaran secara real-time dan mengirimkannya kembali ke papan kontrol utama FPGA. Papan kontrol utama mengendalikan rangkaian penggerak pompa 1 dan 2 untuk mencapai operasi pembukaan dan penutupan sumber pompa 1, 2, dan 3.fotodetektorgagal mendeteksi keluaran cahaya sinyal, papan kontrol utama akan mematikan sumber pompa untuk mencegah kerusakan pada YDDCF dan perangkat optik karena kurangnya masukan cahaya benih

Sistem jalur optik laser MOPA mengadopsi struktur serat optik dan terdiri dari modul osilasi utama dan modul amplifikasi dua tahap. Modul osilasi utama menggunakan dioda laser semikonduktor (LD) dengan panjang gelombang pusat 1064 nm, lebar garis 3 nm, dan daya keluaran kontinu maksimum 400 mW sebagai sumber benih, kemudian menggabungkannya dengan kisi Bragg serat (FBG) dengan reflektivitas 99% pada 1063,94 nm dan lebar garis 3,5 nm untuk membentuk sistem pemilihan panjang gelombang. Modul amplifikasi dua tahap mengadopsi desain pompa balik, dan YDDCF dengan diameter inti 8 dan 30 μm masing-masing dikonfigurasi sebagai media penguatan. Koefisien penyerapan pompa pelapis yang sesuai adalah 1,0 dan 2,1 dB/m pada 915 nm.