Laser pulsa daya tinggi dengan struktur MOPA serat optik sepenuhnya.

Laser pulsa daya tinggidengan struktur MOPA serat optik sepenuhnya

Jenis struktur utama laser serat optik meliputi struktur resonator tunggal, kombinasi berkas, dan penguat daya osilasi utama (MOPA). Di antara struktur-struktur tersebut, struktur MOPA telah menjadi salah satu fokus penelitian terkini karena kemampuannya untuk 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 seed berkinerja tinggi.laser semikonduktorSistem ini menghasilkan sinyal cahaya awal 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 dikendalikan oleh rangkaian penggerak untuk mengoperasikan sumber awal dan menyelesaikan modulasi awal cahaya awal. Setelah menerima instruksi kontrol dari papan kontrol utama FPGA, rangkaian penggerak sumber pompa memulai sumber pompa untuk menghasilkan cahaya pompa. Setelah cahaya awal dan cahaya pompa digabungkan oleh pemisah berkas, keduanya masing-masing disuntikkan ke dalam serat optik berlapis ganda yang didoping 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, sinyal cahaya awal mencapai penguatan daya tinggi dalam modul amplifikasi optik dua tahap, yang pada akhirnya menghasilkan daya tinggi.laser berdenyut nanodetikKarena peningkatan daya puncak, sinyal pulsa yang diperkuat dapat mengalami kompresi lebar pulsa akibat efek pembatasan penguatan (gain clamping). Dalam aplikasi praktis, struktur penguatan 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 seed, papan rangkaian penggerak, penguat, dll. Papan kontrol utama FPGA menggerakkan sumber seed untuk menghasilkan pulsa cahaya seed mentah tingkat MW dengan parameter yang dapat disesuaikan dengan menghasilkan sinyal listrik pulsa dengan bentuk gelombang yang dapat disesuaikan, lebar pulsa (5 hingga 200ns), dan laju pengulangan (30 hingga 900kHz). Sinyal ini dimasukkan melalui isolator ke modul penguatan optik dua tahap yang terdiri dari preamplifier dan penguat utama, dan akhirnya menghasilkan laser pulsa pendek berenergi tinggi melalui isolator optik dengan fungsi kolimasi. Sumber seed dilengkapi dengan fotodetektor internal untuk memantau daya keluaran secara real-time dan mengumpankannya kembali ke papan kontrol utama FPGA. Papan kontrol utama mengontrol rangkaian penggerak pompa 1 dan 2 untuk mencapai operasi pembukaan dan penutupan sumber pompa 1, 2 dan 3. KetikafotodetektorJika gagal mendeteksi keluaran cahaya sinyal, papan kontrol utama akan mematikan sumber pompa untuk mencegah kerusakan pada YDDCF dan perangkat optik karena kurangnya masukan cahaya pemicu.

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