Diseño de trayectoria óptica de láser de ancho de línea estrecho de fibra polarizada

Diseño de trayectoria óptica de fibra polarizadaláser de ancho de línea estrecho

1. Descripción general

Láser de fibra polarizada de 1018 nm con ancho de línea estrecho. La longitud de onda de trabajo es de 1018 nm, la potencia de salida del láser es de 104 W, los anchos espectrales de 3 dB y 20 dB son de ~21 GHz y ~72 GHz respectivamente, la relación de extinción de la polarización es >17,5 dB y la calidad del haz es alta (2 x M – 1,62 y 2 y M).sistema lásercon una eficiencia de pendiente del 79% (∼1,63).

2. Descripción de la trayectoria óptica

En unláser de fibra polarizada de ancho de línea estrechoEl oscilador láser de fibra polarizada linealmente se compone de un par de rejillas de fibra que mantienen la polarización y una fibra de doble revestimiento dopada con iterbio de 1,5 metros de longitud y 10/125 μm, que también mantiene la polarización, como medio de ganancia. El coeficiente de absorción de esta fibra óptica a 976 nm es de 5 dB/m. El oscilador láser es bombeado por un sensor bloqueado en longitud de onda de 976 nm.láser semiconductorCon una potencia máxima de 27 W, se alimenta mediante un combinador de haz (1+1)×1 con mantenimiento de polaridad. La rejilla de alta reflexión presenta una reflectividad superior al 99% y un ancho de banda de reflexión de 3 dB de aproximadamente 0,22 nm. La baja reflectividad de la rejilla es del 40% y el ancho de banda de reflexión de 3 dB de aproximadamente 0,216 nm. Las longitudes de onda de reflexión central de ambas rejillas son de 1018 nm. Para equilibrar la potencia de salida del resonador láser y la relación de supresión de ASE, la baja reflectividad de la rejilla se optimizó al 40%. La fibra de cola de la rejilla de alta reflexión se fusiona con la fibra de ganancia, mientras que la fibra de cola de la rejilla de baja reflexión se gira 90° y se fusiona con la fibra de cola del filtro de revestimiento. Por lo tanto, la posición máxima de la longitud de onda de reflexión del eje rápido de la rejilla de alta reflexión coincide con la de la longitud de onda de reflexión del eje lento de la rejilla de baja reflexión. De esta manera, solo un láser polarizado puede oscilar en la cavidad resonante. La luz de bombeo restante en el revestimiento de la fibra óptica se filtra mediante un filtro de revestimiento de fabricación propia integrado en la cavidad resonante, y el cable flexible de salida está biselado 8° para evitar la retroalimentación en el extremo y la oscilación parásita.

3. Conocimientos previos

Mecanismo de generación de láseres de fibra con polarización lineal: Debido a la birrefringencia por tensión, la fibra piriforme que mantiene la polarización presenta dos ejes de polarización ortogonales, conocidos como eje rápido y eje lento. Generalmente, dado que el índice de refracción del eje lento es mayor que el del eje rápido, la rejilla grabada en la fibra que mantiene la polarización presenta dos longitudes de onda centrales diferentes. La cavidad resonante de un láser de fibra con polarización lineal suele estar compuesta por dos rejillas que mantienen la polarización. Las longitudes de onda de la rejilla de baja y alta reflexión en los ejes rápido y lento son respectivamente correspondientes. Cuando el ancho de banda de reflexión de la rejilla que mantiene la polarización es suficientemente estrecho, los espectros de transmisión en las direcciones del eje rápido y del eje lento pueden separarse, y ambas longitudes de onda pueden vibrar dentro de la cavidad resonante. De acuerdo con el principio de oscilación de doble longitud de onda de la rejilla que mantiene la polarización, en el experimento, se puede adoptar el método de soldadura paralela para lograrlo. Durante la soldadura, los ejes de mantenimiento de polarización de las dos rejillas se alinean. De esta manera, los dos picos de transmisión de la rejilla de alta reflexión se corresponden con los de la rejilla de baja reflexión, lo que permite obtener una salida láser de doble longitud de onda.

En sistemas láser de mantenimiento de polarización reales, la desviación lineal es un indicador importante para evaluar las características de salida de los láseres linealmente polarizados. Generalmente, el período de una rejilla de alta reflectancia es mayor que el de una rejilla de baja reflectancia. Para lograr un láser linealmente polarizado con un valor PER alto, solo es necesario que vibre un pico de polarización. Cuando el eje rápido de la rejilla de baja reflectancia está a lo largo del eje lento de la rejilla de alta reflectancia, la longitud de onda central en la dirección del eje rápido de la rejilla de baja reflexión corresponde a la de la dirección del eje lento de la rejilla de alta reflexión, mientras que el pico de transmisión en la dirección del eje lento de la rejilla de baja reflexión no corresponde al pico de transmisión en la dirección del eje rápido de la rejilla de alta reflexión. De esta manera, se puede vibrar un pico de transmisión. De manera similar, cuando el eje lento de una rejilla de baja reflectancia se encuentra a lo largo del eje rápido de una rejilla de alta reflectancia, la longitud de onda central del eje lento de la rejilla de baja reflectancia corresponde a la del eje rápido de la rejilla de alta reflectancia, mientras que el pico de transmisión del eje rápido de la rejilla de baja reflectancia no corresponde al del eje lento de la rejilla de alta reflectancia. De esta manera, también se puede vibrar un pico de transmisión. Ambos métodos anteriores pueden lograr una salida láser polarizada linealmente. De acuerdo con el principio de oscilación láser polarizada linealmente de longitud de onda única de la rejilla de mantenimiento de polarización, en el experimento, se puede adoptar el método de empalme ortogonal para lograrlo. Cuando el ángulo de empalme de los ejes de mantenimiento de polarización de la rejilla de alta reflexión y la rejilla de baja reflexión es de 90°, el pico de transmisión en la dirección del eje lento de la rejilla de alta reflexión corresponde al pico de transmisión en la dirección del eje rápido de la rejilla de baja reflexión y, por lo tanto, se puede lograr la salida de un láser de fibra polarizado linealmente de longitud de onda única.