ఆల్-ఫైబర్ MOPA నిర్మాణంతో కూడిన అధిక-శక్తి పల్స్డ్ లేజర్

అధిక శక్తి పల్స్డ్ లేజర్ఆల్-ఫైబర్ MOPA నిర్మాణంతో

ఫైబర్ లేజర్‌ల ప్రధాన నిర్మాణ రకాలలో సింగిల్ రెసోనేటర్, బీమ్ కాంబినేషన్ మరియు మాస్టర్ ఆసిలేటింగ్ పవర్ యాంప్లిఫైయర్ (MOPA) నిర్మాణాలు ఉన్నాయి. వాటిలో, అధిక పనితీరును సాధించగల సామర్థ్యం కారణంగా MOPA నిర్మాణం ప్రస్తుత పరిశోధనా హాట్‌స్పాట్‌లలో ఒకటిగా మారింది.పల్స్డ్ లేజర్సర్దుబాటు చేయగల పల్స్ వెడల్పు మరియు పునరావృత పౌనఃపున్యంతో కూడిన అవుట్‌పుట్ (పల్స్ వెడల్పు మరియు పునరావృత పౌనఃపున్యం అని పిలుస్తారు).

MOPA లేజర్ యొక్క పని సూత్రం ఈ క్రింది విధంగా ఉంటుంది: ప్రధాన ఆసిలేటర్ (MO) అనేది అధిక-పనితీరు గల సీడ్ సోర్స్.సెమీకండక్టర్ లేజర్ఇది ప్రత్యక్ష పల్స్ మాడ్యులేషన్ ద్వారా సర్దుబాటు చేయగల పారామితులతో సీడ్ సిగ్నల్ లైట్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఫీల్డ్ ప్రోగ్రామబుల్ గేట్ అర్రే (FPGA) ప్రధాన నియంత్రణ, సర్దుబాటు చేయగల పారామితులతో పల్స్ కరెంట్ సిగ్నల్‌లను అవుట్‌పుట్ చేస్తుంది. ఈ సిగ్నల్స్, డ్రైవ్ సర్క్యూట్ ద్వారా నియంత్రించబడి, సీడ్ సోర్స్‌ను ఆపరేట్ చేసి, సీడ్ లైట్ యొక్క ప్రారంభ మాడ్యులేషన్‌ను పూర్తి చేస్తాయి. FPGA ప్రధాన నియంత్రణ బోర్డ్ నుండి నియంత్రణ సూచనలను స్వీకరించిన తర్వాత, పంప్ సోర్స్ డ్రైవ్ సర్క్యూట్ పంప్ లైట్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి పంప్ సోర్స్‌ను ప్రారంభిస్తుంది. బీమ్ స్ప్లిటర్ ద్వారా సీడ్ లైట్ మరియు పంప్ లైట్ జత చేయబడిన తర్వాత, అవి రెండు-దశల ఆప్టికల్ యాంప్లిఫికేషన్ మాడ్యూల్‌లోని Yb3+-డోప్డ్ డబుల్-క్లాడ్ ఆప్టికల్ ఫైబర్ (YDDCF)లోకి వరుసగా ప్రవేశపెట్టబడతాయి. ఈ ప్రక్రియలో, Yb3+ అయాన్లు పంప్ లైట్ యొక్క శక్తిని గ్రహించి పాపులేషన్ ఇన్వర్షన్ డిస్ట్రిబ్యూషన్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. తదనంతరం, ట్రావెలింగ్ వేవ్ యాంప్లిఫికేషన్ మరియు స్టిమ్యులేటెడ్ ఎమిషన్ సూత్రాల ఆధారంగా, సీడ్ సిగ్నల్ లైట్ రెండు-దశల ఆప్టికల్ యాంప్లిఫికేషన్ మాడ్యూల్‌లో అధిక పవర్ గెయిన్‌ను సాధించి, చివరికి అధిక-శక్తి గల అవుట్‌పుట్‌ను ఇస్తుంది.నానోసెకండ్ పల్స్డ్ లేజర్పీక్ పవర్ పెరగడం వల్ల, గెయిన్ క్లాంపింగ్ ప్రభావం కారణంగా యాంప్లిఫై చేయబడిన పల్స్ సిగ్నల్ పల్స్ వెడల్పు సంపీడనానికి గురికావచ్చు. ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలలో, అవుట్‌పుట్ పవర్ మరియు గెయిన్ సామర్థ్యాన్ని మరింత మెరుగుపరచడానికి బహుళ-దశల యాంప్లిఫికేషన్ నిర్మాణాలను తరచుగా అవలంబిస్తారు.

MOPA లేజర్ సర్క్యూట్ వ్యవస్థ ఒక FPGA ప్రధాన నియంత్రణ బోర్డు, ఒక పంప్ సోర్స్, ఒక సీడ్ సోర్స్, ఒక డ్రైవర్ సర్క్యూట్ బోర్డు, ఒక యాంప్లిఫైయర్ మొదలైన వాటితో కూడి ఉంటుంది. FPGA ప్రధాన నియంత్రణ బోర్డు, సర్దుబాటు చేయగల తరంగరూపాలు, పల్స్ వెడల్పులు (5 నుండి 200ns), మరియు పునరావృత రేట్లు (30 నుండి 900kHz) కలిగిన పల్స్ విద్యుత్ సంకేతాలను ఉత్పత్తి చేయడం ద్వారా, సర్దుబాటు చేయగల పారామితులతో MW-స్థాయి ముడి సీడ్ కాంతి పల్స్‌లను అవుట్‌పుట్ చేయడానికి సీడ్ సోర్స్‌ను నడుపుతుంది. ఈ సంకేతం ఐసోలేటర్ ద్వారా ప్రీయాంప్లిఫైయర్ మరియు ప్రధాన యాంప్లిఫైయర్‌తో కూడిన రెండు-దశల ఆప్టికల్ యాంప్లిఫికేషన్ మాడ్యూల్‌లోకి ఇన్‌పుట్ చేయబడుతుంది, మరియు చివరగా కొలిమేషన్ ఫంక్షన్‌తో ఆప్టికల్ ఐసోలేటర్ ద్వారా అధిక-శక్తి గల షార్ట్-పల్స్ లేజర్‌ను అవుట్‌పుట్ చేస్తుంది. సీడ్ సోర్స్‌లో అవుట్‌పుట్ శక్తిని నిజ సమయంలో పర్యవేక్షించడానికి మరియు దానిని FPGA ప్రధాన నియంత్రణ బోర్డుకు ఫీడ్‌బ్యాక్ చేయడానికి ఒక అంతర్గత ఫోటోడిటెక్టర్ అమర్చబడి ఉంటుంది. ప్రధాన నియంత్రణ బోర్డు, పంప్ సోర్స్‌లు 1, 2 మరియు 3 యొక్క ఓపెనింగ్ మరియు క్లోజింగ్ కార్యకలాపాలను సాధించడానికి పంప్ డ్రైవ్ సర్క్యూట్‌లు 1 మరియు 2ను నియంత్రిస్తుంది.ఫోటోడిటెక్టర్సిగ్నల్ లైట్ అవుట్‌పుట్‌ను గుర్తించడంలో విఫలమైనప్పుడు, సీడ్ లైట్ ఇన్‌పుట్ లేకపోవడం వల్ల YDDCF మరియు ఆప్టికల్ పరికరాలకు నష్టం జరగకుండా నివారించడానికి ప్రధాన నియంత్రణ బోర్డు పంప్ సోర్స్‌ను ఆపివేస్తుంది.

MOPA లేజర్ ఆప్టికల్ పాత్ సిస్టమ్ ఆల్-ఫైబర్ నిర్మాణాన్ని అవలంబిస్తుంది మరియు ఒక ప్రధాన ఆసిలేషన్ మాడ్యూల్ మరియు రెండు-దశల యాంప్లిఫికేషన్ మాడ్యూల్‌ను కలిగి ఉంటుంది. ప్రధాన ఆసిలేషన్ మాడ్యూల్, 1064nm కేంద్ర తరంగదైర్ఘ్యం, 3nm లైన్‌విడ్త్ మరియు 400mW గరిష్ట నిరంతర అవుట్‌పుట్ పవర్ కలిగిన సెమీకండక్టర్ లేజర్ డయోడ్ (LD)ను సీడ్ సోర్స్‌గా తీసుకుంటుంది. దీనిని 99%@1063.94nm రిఫ్లెక్టివిటీ మరియు 3.5nm లైన్‌విడ్త్ కలిగిన ఫైబర్ బ్రాగ్ గ్రేటింగ్ (FBG)తో కలిపి ఒక తరంగదైర్ఘ్య ఎంపిక వ్యవస్థను ఏర్పరుస్తుంది. 2-దశల యాంప్లిఫికేషన్ మాడ్యూల్ రివర్స్ పంప్ డిజైన్‌ను అవలంబిస్తుంది, మరియు వరుసగా 8 మరియు 30μm కోర్ వ్యాసాలు కలిగిన YDDCF గెయిన్ మీడియాగా కాన్ఫిగర్ చేయబడ్డాయి. సంబంధిత కోటింగ్ పంప్ శోషణ గుణకాలు వరుసగా 1.0 మరియు 2.1dB/m@915nm.