Láser pulsado de alta potenciacon estructura MOPA totalmente de fibra
Los principales tipos estructurales de láseres de fibra incluyen estructuras de resonador único, de combinación de haces y de amplificador de potencia oscilante maestro (MOPA). Entre ellas, la estructura MOPA se ha convertido en un foco de investigación actual gracias a su capacidad para alcanzar un alto rendimiento.láser pulsadoSalida con ancho de pulso y frecuencia de repetición ajustables (denominadas ancho de pulso y frecuencia de repetición).
El principio de funcionamiento del láser MOPA es el siguiente: El oscilador principal (MO) es una fuente de semillas de alto rendimientoláser semiconductorGenera una señal luminosa de semilla con parámetros ajustables mediante modulación de pulsos directa. El control principal de la matriz de puertas programables en campo (FPGA) emite señales de corriente de pulso con parámetros ajustables, que son controladas por el circuito de control para operar la fuente de semilla y completar la modulación inicial de la luz de semilla. Tras recibir las instrucciones de control de la placa de control principal de la FPGA, el circuito de control de la fuente de bombeo activa la fuente de bombeo para generar la luz de bombeo. Tras acoplar la luz de semilla y la luz de bombeo mediante el divisor de haz, se inyectan respectivamente en la fibra óptica de doble revestimiento dopada con Yb3+ (YDDCF) en el módulo de amplificación óptica de dos etapas. Durante este proceso, los iones Yb3+ absorben la energía de la luz de bombeo para formar una distribución de inversión de población. Posteriormente, basándose en los principios de amplificación de onda viajera y emisión estimulada, la señal luminosa de semilla alcanza una alta ganancia de potencia en el módulo de amplificación óptica de dos etapas, generando finalmente una alta potencia.láser pulsado de nanosegundosDebido al aumento de la potencia de pico, la señal de pulso amplificada puede experimentar una compresión del ancho de pulso debido al efecto de fijación de ganancia. En aplicaciones prácticas, se suelen adoptar estructuras de amplificación multietapa para mejorar aún más la potencia de salida y la eficiencia de ganancia.
El sistema de circuito láser MOPA se compone de una placa de control principal FPGA, una fuente de bombeo, una fuente de semilla, una placa de circuito controlador, un amplificador, etc. La placa de control principal FPGA controla la fuente de semilla para generar pulsos de luz de semilla sin procesar de nivel de MW con parámetros ajustables mediante la generación de señales eléctricas de pulso con formas de onda, anchos de pulso (5 a 200 ns) y frecuencias de repetición (30 a 900 kHz) ajustables. Esta señal se introduce a través del aislador al módulo de amplificación óptica de dos etapas, compuesto por el preamplificador y el amplificador principal, y finalmente emite un láser de pulso corto de alta energía a través del aislador óptico con función de colimación. La fuente de semilla está equipada con un fotodetector interno para monitorear la potencia de salida en tiempo real y realimentarla a la placa de control principal FPGA. La placa de control principal controla los circuitos de accionamiento de la bomba 1 y 2 para lograr las operaciones de apertura y cierre de las fuentes de bomba 1, 2 y 3. CuandofotodetectorSi no se detecta la salida de la luz de señal, la placa de control principal apagará la fuente de la bomba para evitar daños al YDDCF y a los dispositivos ópticos debido a la falta de entrada de luz de semilla.
El sistema de trayectoria óptica láser MOPA adopta una estructura de fibra óptica y consta de un módulo de oscilación principal y un módulo de amplificación de dos etapas. El módulo de oscilación principal utiliza un diodo láser semiconductor (LD) con una longitud de onda central de 1064 nm, un ancho de línea de 3 nm y una potencia de salida continua máxima de 400 mW como fuente de referencia, y lo combina con una rejilla de Bragg de fibra (FBG) con una reflectividad del 99 % a 1063,94 nm y un ancho de línea de 3,5 nm para formar un sistema de selección de longitud de onda. El módulo de amplificación de dos etapas adopta un diseño de bombeo inverso, y YDDCF con diámetros de núcleo de 8 y 30 μm, respectivamente, se configuran como medios de ganancia. Los coeficientes de absorción de la bomba de recubrimiento correspondientes son de 1,0 y 2,1 dB/m a 915 nm, respectivamente.
Hora de publicación: 17 de septiembre de 2025