పోలరైజ్డ్ ఫైబర్ నారో-లైన్-విడ్త్ లేజర్ యొక్క ఆప్టికల్ పాత్ డిజైన్

ధ్రువణ ఫైబర్ యొక్క ఆప్టికల్ పాత్ డిజైన్నారో-లైన్-విడ్త్ లేజర్

1. అవలోకనం

1018 nm పోలరైజ్డ్ ఫైబర్ నారో-లైన్‌విడ్త్ లేజర్. పనిచేసే తరంగదైర్ఘ్యం 1018 nm, లేజర్ అవుట్‌పుట్ పవర్ 104 W, 3 dB మరియు 20 dB స్పెక్ట్రల్ వెడల్పులు వరుసగా ~21 GHz మరియు ~72 GHz, పోలరైజేషన్ ఎక్స్‌టిప్షన్ నిష్పత్తి >17.5 dB, మరియు బీమ్ నాణ్యత ఎక్కువగా ఉంటుంది (2 x M – 1.62 మరియు 2 y M) Aలేజర్ వ్యవస్థ79% (~1.63) వాలు సామర్థ్యంతో.

2. ఆప్టికల్ పాత్ వివరణ

ఒక లోధ్రువణ ఫైబర్ ఇరుకైన-రేఖ వెడల్పు లేజర్, లీనియర్లీ పోలరైజ్డ్ ఫైబర్ లేజర్ ఓసిలేటర్ ఒక జత పోలరైజేషన్-మెయింటైన్ ఫైబర్ గ్రేటింగ్‌లు మరియు 1.5-మీటర్ల పొడవున్న 10/125 μm యెట్టర్బియం-డోప్డ్ డబుల్-క్లాడ్ పోలరైజేషన్-మెయింటైన్ ఫైబర్‌ను గెయిన్ మీడియంగా కలిగి ఉంటుంది. 976 nm వద్ద ఈ ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క శోషణ గుణకం 5 dB/m. లేజర్ ఓసిలేటర్ 976 nm తరంగదైర్ఘ్యం-లాక్ చేయబడినది ద్వారా పంప్ చేయబడుతుంది.సెమీకండక్టర్ లేజర్ధ్రువణత-నిర్వహణ (1+1)×1 బీమ్ కాంబినర్ ద్వారా గరిష్టంగా 27 W శక్తితో. అధిక ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ 99% కంటే ఎక్కువ ప్రతిబింబతను కలిగి ఉంటుంది మరియు 3 dB ప్రతిబింబ బ్యాండ్‌విడ్త్ సుమారు 0.22 nm. గ్రేటింగ్ యొక్క తక్కువ ప్రతిబింబం 40%, మరియు 3 dB ప్రతిబింబ బ్యాండ్‌విడ్త్ సుమారు 0.216 nm. రెండు గ్రేటింగ్‌ల కేంద్ర ప్రతిబింబ తరంగదైర్ఘ్యాలు 1018 nm వద్ద ఉన్నాయి. లేజర్ రెసొనేటర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ శక్తిని మరియు ASE అణచివేత నిష్పత్తిని సమతుల్యం చేయడానికి, గ్రేటింగ్ యొక్క తక్కువ ప్రతిబింబం 40%కి ఆప్టిమైజ్ చేయబడింది. అధిక-ప్రతిబింబం గ్రేటింగ్ యొక్క టెయిల్ ఫైబర్ గెయిన్ ఫైబర్‌కు ఫ్యూజ్ చేయబడుతుంది, అయితే తక్కువ-ప్రతిబింబం గ్రేటింగ్ యొక్క టెయిల్ ఫైబర్ 90° తిప్పబడుతుంది మరియు క్లాడింగ్ ఫిల్టర్ యొక్క టెయిల్ ఫైబర్‌కు ఫ్యూజ్ చేయబడుతుంది. అందువలన, అధిక-ప్రతిబింబం గ్రేటింగ్ యొక్క ఫాస్ట్-యాక్సిస్ ప్రతిబింబ తరంగదైర్ఘ్యం యొక్క పీక్ స్థానం తక్కువ-ప్రతిబింబం గ్రేటింగ్ యొక్క స్లో-యాక్సిస్ ప్రతిబింబ తరంగదైర్ఘ్యంతో సరిపోతుంది. ఈ విధంగా, ప్రతిధ్వని కుహరంలో ఒక ధ్రువణ లేజర్ మాత్రమే డోలనం చేయగలదు. ఆప్టికల్ ఫైబర్ క్లాడింగ్‌లోని మిగిలిన పంప్ లైట్‌ను ప్రతిధ్వని కుహరంలోకి అనుసంధానించబడిన స్వీయ-నిర్మిత క్లాడింగ్ ఫిల్టర్ ద్వారా ఫిల్టర్ చేస్తారు మరియు ఎండ్ ఫేస్ ఫీడ్‌బ్యాక్ మరియు పరాన్నజీవి డోలనాన్ని నివారించడానికి అవుట్‌పుట్ పిగ్‌టెయిల్ 8° ద్వారా బెవెల్ చేయబడుతుంది.

3. నేపథ్య జ్ఞానం

లీనియర్లీ పోలరైజ్డ్ ఫైబర్ లేజర్‌ల జనరేషన్ మెకానిజం: స్ట్రెస్ బైర్‌ఫ్రింగెన్స్ కారణంగా, పియర్-ఆకారపు పోలరైజేషన్-మెయింటైన్ ఫైబర్ రెండు ఆర్తోగోనల్ పోలరైజేషన్ అక్షాలను కలిగి ఉంటుంది, వీటిని ఫాస్ట్ యాక్సిస్ మరియు స్లో యాక్సిస్ అని పిలుస్తారు. సాధారణంగా, స్లో యాక్సిస్ యొక్క రిఫ్రాక్టివ్ ఇండెక్స్ ఫాస్ట్ యాక్సిస్ కంటే ఎక్కువగా ఉన్నందున, పోలరైజేషన్-మెయింటైన్ ఫైబర్‌పై వ్రాసిన గ్రేటింగ్ రెండు వేర్వేరు కేంద్ర తరంగదైర్ఘ్యాలను కలిగి ఉంటుంది. లీనియర్లీ పోలరైజ్డ్ ఫైబర్ లేజర్ యొక్క రెసొనెంట్ కేవిటీ సాధారణంగా రెండు పోలరైజేషన్-మెయింటైన్ గ్రేటింగ్‌లతో కూడి ఉంటుంది. ఫాస్ట్ యాక్సిస్ మరియు స్లో యాక్సిస్‌పై తక్కువ-రిఫ్లెక్షన్ గ్రేటింగ్ మరియు హై-రిఫ్లెక్షన్ గ్రేటింగ్ యొక్క తరంగదైర్ఘ్యాలు వరుసగా ఉంటాయి. పోలరైజేషన్-మెయింటైన్ గ్రేటింగ్ యొక్క రిఫ్లెక్షన్ బ్యాండ్‌విడ్త్ తగినంత ఇరుకైనప్పుడు, ఫాస్ట్ యాక్సిస్ మరియు స్లో యాక్సిస్ దిశలలో ట్రాన్స్‌మిషన్ స్పెక్ట్రాను వేరు చేయవచ్చు మరియు రెండు తరంగదైర్ఘ్యాలు రెసొనెంట్ కేవిటీలో కంపించగలవు. పోలరైజేషన్-మెయింటైన్ గ్రేటింగ్ యొక్క ద్వంద్వ-తరంగదైర్ఘ్య డోలనం సూత్రం ప్రకారం, ప్రయోగంలో, దానిని సాధించడానికి సమాంతర వెల్డింగ్ పద్ధతిని అవలంబించవచ్చు. వెల్డింగ్ సమయంలో, రెండు గ్రేటింగ్‌ల యొక్క ధ్రువణ-నిర్వహణ అక్షాలు సమలేఖనం చేయబడతాయి. ఈ విధంగా, అధిక-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క రెండు ప్రసార శిఖరాలు తక్కువ-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్‌కు అనుగుణంగా ఉంటాయి మరియు తద్వారా ద్వంద్వ-తరంగదైర్ఘ్యం లేజర్ అవుట్‌పుట్‌ను గ్రహించవచ్చు.

వాస్తవ లేజర్ ధ్రువణ-నిర్వహణ వ్యవస్థలలో, లీనియర్ స్కే అనేది లీనియర్ ధ్రువణ లేజర్‌ల అవుట్‌పుట్ లక్షణాలను అంచనా వేయడానికి ఒక ముఖ్యమైన సూచిక. సాధారణంగా, అధిక-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క వ్యవధి తక్కువ-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. అధిక PER విలువతో లీనియర్ ధ్రువణ లేజర్‌ను సాధించడానికి, ఒక ధ్రువణ శిఖరం మాత్రమే కంపించాలి. తక్కువ-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క వేగవంతమైన అక్షం అధిక-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క నెమ్మదిగా అక్షం వెంట ఉన్నప్పుడు, తక్కువ-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క వేగవంతమైన అక్ష దిశలో కేంద్ర తరంగదైర్ఘ్యం అధిక-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క నెమ్మదిగా అక్షం దిశలో దానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది, అయితే తక్కువ-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క నెమ్మదిగా అక్షం దిశలో ప్రసార శిఖరం అధిక-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క వేగవంతమైన అక్షం దిశలో ప్రసార శిఖరానికి అనుగుణంగా ఉండదు. ఈ విధంగా, ఒక ప్రసార శిఖరాన్ని కంపించవచ్చు. అదేవిధంగా, తక్కువ-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క స్లో అక్షం అధిక-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క వేగవంతమైన అక్షం వెంట ఉన్నప్పుడు, తక్కువ-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క స్లో అక్షం యొక్క కేంద్ర తరంగదైర్ఘ్యం అధిక-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క వేగవంతమైన అక్షానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది, అయితే తక్కువ-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క వేగవంతమైన అక్షం యొక్క ప్రసార శిఖరం అధిక-ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క నెమ్మదిగా అక్షానికి అనుగుణంగా ఉండదు. ఈ విధంగా, ఒక ప్రసార శిఖరాన్ని కూడా కంపించవచ్చు. పైన పేర్కొన్న రెండు పద్ధతులు రెండూ సరళ ధ్రువణ లేజర్ అవుట్‌పుట్‌ను సాధించగలవు. ధ్రువణ-నిర్వహణ గ్రేటింగ్ యొక్క సింగిల్-తరంగదైర్ఘ్యం సరళ ధ్రువణ లేజర్ డోలనం సూత్రం ప్రకారం, ప్రయోగంలో, దానిని సాధించడానికి ఆర్తోగోనల్ స్ప్లిసింగ్ పద్ధతిని అవలంబించవచ్చు. అధిక ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ మరియు తక్కువ ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క ధ్రువణ-నిర్వహణ అక్షాల స్ప్లికింగ్ కోణం 90° ఉన్నప్పుడు, అధిక ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క నెమ్మదిగా అక్షం దిశలో ప్రసార శిఖరం తక్కువ ప్రతిబింబ గ్రేటింగ్ యొక్క వేగవంతమైన అక్షం దిశలో ప్రసార శిఖరానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది, అందువలన ఒకే-తరంగదైర్ఘ్యం సరళ ధ్రువణ ఫైబర్ లేజర్ యొక్క అవుట్‌పుట్‌ను గ్రహించవచ్చు.