Laser pulsado de alta potênciacom estrutura MOPA totalmente em fibra
Os principais tipos estruturais de lasers de fibra incluem ressonador único, combinação de feixes e amplificador de potência oscilante mestre (MOPA). Dentre eles, a estrutura MOPA tornou-se um dos principais focos de pesquisa atuais devido à sua capacidade de alcançar alto desempenho.laser pulsadoSaída com largura de pulso e frequência de repetição ajustáveis (denominada largura de pulso e frequência de repetição).
O princípio de funcionamento do laser MOPA é o seguinte: O oscilador principal (MO) é uma fonte de semente de alto desempenho.laser semicondutorque gera um sinal de luz inicial com parâmetros ajustáveis por meio de modulação direta de pulsos. O circuito de controle principal do FPGA (Field Programmable Gate Array) emite sinais de corrente de pulso com parâmetros ajustáveis, que são controlados pelo circuito de acionamento para operar a fonte de luz inicial e completar a modulação inicial da luz inicial. Após receber as instruções de controle da placa de controle principal do FPGA, o circuito de acionamento da fonte de bombeamento inicia a fonte de bombeamento para gerar a luz de bombeamento. Após a luz inicial e a luz de bombeamento serem acopladas pelo divisor de feixe, elas são injetadas respectivamente na fibra óptica de dupla camada dopada com Yb3+ (YDDCF) no módulo de amplificação óptica de dois estágios. Durante esse processo, os íons Yb3+ absorvem a energia da luz de bombeamento para formar uma distribuição de inversão de população. Subsequentemente, com base nos princípios de amplificação de onda viajante e emissão estimulada, o sinal de luz inicial atinge um alto ganho de potência no módulo de amplificação óptica de dois estágios, resultando em uma saída de alta potência.laser pulsado de nanossegundosDevido ao aumento da potência de pico, o sinal de pulso amplificado pode sofrer compressão da largura do pulso devido ao efeito de limitação do ganho. Em aplicações práticas, estruturas de amplificação multiestágio são frequentemente adotadas para aumentar ainda mais a potência de saída e a eficiência do ganho.
O sistema de circuito laser MOPA é composto por uma placa de controle principal FPGA, uma fonte de bombeamento, uma fonte de sinal, uma placa de circuito de acionamento, um amplificador, etc. A placa de controle principal FPGA aciona a fonte de sinal para gerar pulsos de luz de sinal brutos em nível de MW com parâmetros ajustáveis, através da geração de sinais elétricos pulsados com formas de onda ajustáveis, larguras de pulso (de 5 a 200 ns) e taxas de repetição (de 30 a 900 kHz). Este sinal é inserido através do isolador no módulo de amplificação óptica de dois estágios, composto pelo pré-amplificador e pelo amplificador principal, e finalmente emite um laser de pulso curto de alta energia através do isolador óptico com função de colimação. A fonte de sinal está equipada com um fotodetector interno para monitorar a potência de saída em tempo real e enviá-la de volta para a placa de controle principal FPGA. A placa de controle principal controla os circuitos de acionamento de bombeamento 1 e 2 para realizar as operações de abertura e fechamento das fontes de bombeamento 1, 2 e 3. Quando ofotodetectorCaso não seja detectado o sinal luminoso, a placa de controle principal desligará a fonte de alimentação da bomba para evitar danos ao YDDCF e aos dispositivos ópticos devido à falta de entrada de luz.
O sistema de caminho óptico do laser MOPA adota uma estrutura totalmente em fibra e consiste em um módulo de oscilação principal e um módulo de amplificação de dois estágios. O módulo de oscilação principal utiliza um diodo laser semicondutor (LD) com comprimento de onda central de 1064 nm, largura de linha de 3 nm e potência máxima de saída contínua de 400 mW como fonte de sinal, e o combina com uma grade de Bragg em fibra (FBG) com refletividade de 99% a 1063,94 nm e largura de linha de 3,5 nm para formar um sistema de seleção de comprimento de onda. O módulo de amplificação de dois estágios adota um projeto de bombeamento reverso, e fibras de ítrio desmineralizado (YDDCF) com diâmetros de núcleo de 8 e 30 μm são configuradas como meios de ganho. Os coeficientes de absorção do bombeamento correspondentes são de 1,0 e 2,1 dB/m a 915 nm, respectivamente.
Data da publicação: 17/09/2025