Diseño de la trayectoria óptica de un láser de fibra polarizada de línea espectral estrecha

Diseño de la trayectoria óptica de la fibra polarizadaláser de línea espectral estrecha

1. Descripción general

Láser de fibra polarizada de línea espectral estrecha de 1018 nm. 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 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 línea espectral estrechaEl oscilador láser de fibra linealmente polarizado se compone de un par de rejillas de fibra que mantienen la polarización y una fibra de doble revestimiento dopada con iterbio de 10/125 μm y 1,5 metros de longitud, 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 se bombea mediante un láser con longitud de onda bloqueada a 976 nm.láser semiconductorCon una potencia máxima de 27 W, se utiliza un combinador de haces (1+1)×1 que mantiene la polaridad. La rejilla de alta reflectividad presenta una reflectividad superior al 99% y un ancho de banda de reflexión de 3 dB de aproximadamente 0,22 nm. La rejilla de baja reflectividad es del 40% y su ancho de banda de reflexión de 3 dB es de aproximadamente 0,216 nm. Las longitudes de onda de reflexión centrales de ambas rejillas se sitúan en 1018 nm. Para equilibrar la potencia de salida del resonador láser y la relación de supresión de la emisión espontánea amplificada (ASE), la reflectividad de la rejilla de baja reflectividad se optimizó al 40%. La fibra de cola de la rejilla de alta reflectividad está fusionada a la fibra de ganancia, mientras que la fibra de cola de la rejilla de baja reflectividad está girada 90° y fusionada a la fibra de cola del filtro de revestimiento. De este modo, la posición del pico de la longitud de onda de reflexión del eje rápido de la rejilla de alta reflectividad coincide con la de la longitud de onda de reflexión del eje lento de la rejilla de baja reflectividad. De esta forma, 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 de salida se bisela 8° para evitar la retroalimentación en la cara final y la oscilación parásita.

3. Conocimientos previos

Mecanismo de generación de láseres de fibra polarizados linealmente: Debido a la birrefringencia por tensión, la fibra de mantenimiento de polarización con forma de pera 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 de mantenimiento de polarización tiene dos longitudes de onda centrales diferentes. La cavidad resonante de un láser de fibra polarizado linealmente suele estar compuesta por dos rejillas de mantenimiento de polarización. Las longitudes de onda de la rejilla de baja reflexión y la de la rejilla de alta reflexión corresponden a los ejes rápido y lento, respectivamente. Cuando el ancho de banda de reflexión de la rejilla de mantenimiento de polarización es suficientemente estrecho, los espectros de transmisión en las direcciones de los ejes rápido y lento pueden separarse, y ambas longitudes de onda pueden oscilar dentro de la cavidad resonante. De acuerdo con el principio de oscilación de doble longitud de onda de la rejilla de mantenimiento de polarización, en el experimento se puede emplear el método de soldadura en paralelo para lograrlo. Durante la soldadura, los ejes de polarización de las dos rejillas se alinean. De esta manera, los dos picos de transmisión de la rejilla de alta reflexión coinciden con los de la rejilla de baja reflexión, lo que permite obtener una salida láser de doble longitud de onda.

En los sistemas láser de mantenimiento de polarización, la asimetría lineal es un indicador importante para evaluar las características de salida de los láseres polarizados linealmente. Generalmente, el periodo de una rejilla de alta reflectancia es mayor que el de una rejilla de baja reflectancia. Para lograr un láser polarizado linealmente con un alto valor de PER, solo es necesario que vibre un pico de polarización. Cuando el eje rápido de la rejilla de baja reflectancia coincide con el eje lento de la rejilla de alta reflectancia, la longitud de onda central en la dirección del eje rápido de la rejilla de baja reflectancia se corresponde con la del eje lento de la rejilla de alta reflectancia, mientras que el pico de transmisión en la dirección del eje lento de la rejilla de baja reflectancia no se corresponde con el pico de transmisión en la dirección del eje rápido de la rejilla de alta reflectancia. De esta manera, se logra la vibración de un solo pico de transmisión. De manera similar, cuando el eje lento de una rejilla de baja reflectancia coincide con el eje rápido de una rejilla de alta reflectancia, la longitud de onda central del eje lento de la rejilla de baja reflectancia se corresponde con 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 se corresponde con el del eje lento de la rejilla de alta reflectancia. De este modo, se puede generar una oscilación en uno de los picos de transmisión. Ambos métodos permiten obtener una salida láser linealmente polarizada. Según el principio de oscilación láser linealmente polarizada de longitud de onda única de la rejilla de mantenimiento de polarización, en el experimento se puede emplear el método de empalme ortogonal para lograrlo. Cuando el ángulo de empalme de los ejes que mantienen la 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 así se puede lograr la salida de un láser de fibra polarizado linealmente de longitud de onda única.