láser pulsado de alta potenciacon estructura MOPA de fibra completa
Los principales tipos estructurales de láseres de fibra incluyen resonadores únicos, combinaciones de haces y amplificadores de potencia oscilantes maestros (MOPA). Entre ellos, la estructura MOPA se ha convertido en uno de los temas de investigación más relevantes actualmente debido a su capacidad para lograr un alto rendimiento.láser pulsadoSalida con ancho de pulso y frecuencia de repetición ajustables (denominada ancho de pulso y frecuencia de repetición).
El principio de funcionamiento del láser MOPA es el siguiente: El oscilador principal (MO) es una fuente semilla de alto rendimiento.láser semiconductorque genera una señal luminosa de semilla con parámetros ajustables mediante modulación directa de pulsos. La placa de control principal FPGA (Field Programmable Gate Array) emite señales de corriente de pulso con parámetros ajustables, las cuales 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 principal FPGA, el circuito de control de la fuente de bombeo la activa para generar luz de bombeo. Después de que la luz de semilla y la luz de bombeo se acoplan mediante el divisor de haz, se inyectan respectivamente en la fibra óptica de doble revestimiento dopada con Yb³⁺ (YDDCF) del 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 señal de alta potencia.láser pulsado de nanosegundosDebido al aumento de la potencia máxima, la señal de pulso amplificada puede experimentar una compresión del ancho de pulso debido al efecto de limitación de ganancia. En aplicaciones prácticas, se suelen emplear 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 semilla, una placa de circuito controlador, un amplificador, etc. La placa de control principal FPGA controla la fuente semilla para generar pulsos de luz semilla sin procesar de nivel MW con parámetros ajustables, mediante la generación de señales eléctricas pulsadas con formas de onda, anchos de pulso (de 5 a 200 ns) y frecuencias de repetición (de 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 semilla está equipada con un fotodetector interno para monitorizar la potencia de salida en tiempo real y retroalimentarla a la placa de control principal FPGA. La placa de control principal controla los circuitos de control de bombeo 1 y 2 para realizar las operaciones de apertura y cierre de las fuentes de bombeo 1, 2 y 3.fotodetectorSi no se detecta la señal luminosa, la placa de control principal apagará la bomba para evitar daños en el YDDCF y los dispositivos ópticos por falta de luz de entrada.
El sistema de trayectoria óptica del láser MOPA adopta una estructura totalmente de fibra 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 semilla, 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 emplea un diseño de bombeo inverso, y se configuran fibras YDDCF con diámetros de núcleo de 8 y 30 μm, respectivamente, como medios de ganancia. Los coeficientes de absorción de bombeo del recubrimiento correspondientes son 1,0 y 2,1 dB/m a 915 nm, respectivamente.
Fecha de publicación: 17 de septiembre de 2025