Láser pulsado de alta potenciacon estructura MOPA totalmente de fibra
Los principales tipos estructurales de láseres de fibra incluyen estructuras de resonador único, combinación de haces y amplificador de potencia oscilante maestro (MOPA). Entre ellas, la estructura MOPA se ha convertido en uno de los puntos de investigación más importantes 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 de semilla de alto rendimiento.láser semiconductorque genera luz de señal 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 accionamiento para operar la fuente semilla y completar la modulación inicial de la luz semilla. Después de recibir las instrucciones de control de la placa de control principal de la FPGA, el circuito de accionamiento de la fuente de bombeo inicia la fuente de bombeo para generar luz de bombeo. Después de que la luz 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) 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 luz de señal semilla logra una alta ganancia de potencia en el módulo de amplificación óptica de dos etapas, emitiendo finalmente una alta potencia.láser pulsado de nanosegundosDebido al aumento de la potencia máxima, la señal de pulso amplificada puede sufrir 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 brutos de nivel MW con parámetros ajustables mediante la generación de señales eléctricas de pulso con formas de onda, anchos de pulso ajustables (de 5 a 200 ns) y frecuencias de repetición (de 30 a 900 kHz). 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 lograr las operaciones de apertura y cierre de las fuentes de bombeo 1, 2 y 3. Cuando lafotodetectorSi no se detecta la salida de 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 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 adopta un diseño de bombeo inverso, y se configuran fibras ópticas de núcleo de diamante dopado con iterbio (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