Projeto do caminho óptico da fibra polarizadalaser de largura de linha estreita
1. Visão geral
Laser de fibra polarizada de linha estreita de 1018 nm. O comprimento de onda de operação é de 1018 nm, a potência de saída do laser é de 104 W, as larguras espectrais de 3 dB e 20 dB são de aproximadamente 21 GHz e 72 GHz, respectivamente, a taxa de extinção de polarização é superior a 17,5 dB e a qualidade do feixe é alta (2 x M – 1,62 e 2 y M) Asistema lasercom uma eficiência de inclinação de 79% (∼1,63).
2. Descrição do percurso óptico
Em umlaser de fibra polarizada de largura de linha estreitaO oscilador laser de fibra linearmente polarizado é composto por um par de grades de fibra que mantêm a polarização e uma fibra de dupla camada dopada com itérbio, de 10/125 μm e 1,5 metro de comprimento, que mantém a polarização como meio de ganho. O coeficiente de absorção desta fibra óptica a 976 nm é de 5 dB/m. O oscilador laser é bombeado por um laser com comprimento de onda travado em 976 nm.laser semicondutorcom uma potência máxima de 27 W através de um combinador de feixes (1+1)×1 com manutenção de polaridade. A grade de alta refletividade possui uma refletividade superior a 99% e uma largura de banda de reflexão de 3 dB de aproximadamente 0,22 nm. A grade de baixa refletividade possui 40% de refletividade e uma largura de banda de reflexão de 3 dB de aproximadamente 0,216 nm. Os comprimentos de onda de reflexão central de ambas as grades estão em 1018 nm. Para equilibrar a potência de saída do ressonador laser e a taxa de supressão de ASE (emissão espontânea amplificada), a baixa refletividade da grade foi otimizada para 40%. A fibra de cauda da grade de alta refletividade é fundida à fibra de ganho, enquanto a fibra de cauda da grade de baixa refletividade é rotacionada em 90° e fundida à fibra de cauda do filtro de revestimento. Dessa forma, a posição do pico do comprimento de onda de reflexão do eixo rápido da grade de alta refletividade coincide com a do comprimento de onda de reflexão do eixo lento da grade de baixa refletividade. Dessa forma, apenas um laser polarizado pode oscilar na cavidade ressonante. A luz de bombeamento restante no revestimento da fibra óptica é filtrada por um filtro de revestimento de fabricação própria, fundido à cavidade ressonante, e o cabo de saída é chanfrado em 8° para evitar realimentação na face final e oscilação parasita.
3. Conhecimento prévio
Mecanismo de geração de lasers de fibra linearmente polarizados: Devido à birrefringência induzida por tensão, a fibra de manutenção de polarização em formato de pera possui dois eixos de polarização ortogonais, conhecidos como eixo rápido e eixo lento. Geralmente, como o índice de refração do eixo lento é maior que o do eixo rápido, a grade inscrita na fibra de manutenção de polarização apresenta dois comprimentos de onda centrais diferentes. A cavidade ressonante de um laser de fibra linearmente polarizado é geralmente composta por duas grades de manutenção de polarização. Os comprimentos de onda da grade de baixa reflexão e da grade de alta reflexão correspondem, respectivamente, aos eixos rápido e lento. Quando a largura de banda de reflexão da grade de manutenção de polarização é suficientemente estreita, os espectros de transmissão nas direções do eixo rápido e do eixo lento podem ser separados, e ambos os comprimentos de onda podem vibrar dentro da cavidade ressonante. De acordo com o princípio da oscilação de duplo comprimento de onda da grade de manutenção de polarização, o método de soldagem paralela pode ser adotado experimentalmente para alcançar esse resultado. Durante a soldagem, os eixos de manutenção da polarização das duas grades são alinhados. Dessa forma, os dois picos de transmissão da grade de alta reflexão correspondem aos da grade de baixa reflexão, possibilitando assim a emissão de laser em dois comprimentos de onda.
Em sistemas reais de laser com manutenção de polarização, a assimetria linear é um indicador importante para avaliar as características de saída de lasers linearmente polarizados. Geralmente, o período de uma grade de alta refletância é maior do que o de uma grade de baixa refletância. Para obter um laser linearmente polarizado com um alto valor de PER (razão de período de polarização), basta que um pico de polarização vibre. Quando o eixo rápido da grade de baixa refletância está alinhado com o eixo lento da grade de alta refletância, o comprimento de onda central na direção do eixo rápido da grade de baixa refletância corresponde ao comprimento de onda central na direção do eixo lento da grade de alta refletância, enquanto o pico de transmissão na direção do eixo lento da grade de baixa refletância não corresponde ao pico de transmissão na direção do eixo rápido da grade de alta refletância. Dessa forma, apenas um pico de transmissão pode vibrar. De forma semelhante, quando o eixo lento de uma grade de baixa refletância está alinhado com o eixo rápido de uma grade de alta refletância, o comprimento de onda central do eixo lento da grade de baixa refletância corresponde ao do eixo rápido da grade de alta refletância, enquanto o pico de transmissão do eixo rápido da grade de baixa refletância não corresponde ao do eixo lento da grade de alta refletância. Dessa forma, um pico de transmissão também pode vibrar. Ambos os métodos acima podem gerar saída de laser linearmente polarizada. De acordo com o princípio de oscilação de laser linearmente polarizado de comprimento de onda único da grade de manutenção de polarização, no experimento, o método de emenda ortogonal pode ser adotado para atingir esse objetivo. Quando o ângulo de junção dos eixos de manutenção de polarização da grade de alta reflexão e da grade de baixa reflexão é de 90°, o pico de transmissão na direção do eixo lento da grade de alta reflexão corresponde ao pico de transmissão na direção do eixo rápido da grade de baixa reflexão, e assim a saída de um laser de fibra linearmente polarizado de comprimento de onda único pode ser obtida.
Data da publicação: 12/09/2025