पूर्ण-फाइबर MOPA संरचना के साथ उच्च-शक्ति स्पंदित लेजर

उच्च-शक्ति स्पंदित लेज़रपूर्ण-फाइबर MOPA संरचना के साथ

फाइबर लेज़रों के मुख्य संरचनात्मक प्रकारों में एकल अनुनादक, बीम संयोजन और मास्टर ऑसिलेटिंग पावर एम्पलीफायर (MOPA) संरचनाएँ शामिल हैं। इनमें से, MOPA संरचना अपनी उच्च-प्रदर्शन क्षमता के कारण वर्तमान अनुसंधान केंद्रों में से एक बन गई है।स्पंदित लेजरसमायोज्य पल्स चौड़ाई और पुनरावृत्ति आवृत्ति के साथ आउटपुट (जिसे पल्स चौड़ाई और पुनरावृत्ति आवृत्ति कहा जाता है)।

MOPA लेज़र का कार्य सिद्धांत इस प्रकार है: मुख्य ऑसिलेटर (MO) एक उच्च-प्रदर्शन बीज स्रोत हैअर्धचालक लेजरजो प्रत्यक्ष पल्स मॉड्यूलेशन के माध्यम से समायोज्य मापदंडों के साथ बीज संकेत प्रकाश उत्पन्न करता है। फील्ड प्रोग्रामेबल गेट ऐरे (FPGA) मुख्य नियंत्रण समायोज्य मापदंडों के साथ पल्स करंट सिग्नल आउटपुट करता है, जो बीज स्रोत को संचालित करने और बीज प्रकाश के प्रारंभिक मॉड्यूलेशन को पूरा करने के लिए ड्राइव सर्किट द्वारा नियंत्रित होते हैं। FPGA मुख्य नियंत्रण बोर्ड से नियंत्रण निर्देश प्राप्त करने के बाद, पंप स्रोत ड्राइव सर्किट पंप प्रकाश उत्पन्न करने के लिए पंप स्रोत को शुरू करता है। बीम स्प्लिटर द्वारा बीज प्रकाश और पंप प्रकाश को युग्मित करने के बाद, उन्हें क्रमशः दो-चरण ऑप्टिकल प्रवर्धन मॉड्यूल में Yb3+-डोप्ड डबल-क्लैड ऑप्टिकल फाइबर (YDDCF) में इंजेक्ट किया जाता है। इस प्रक्रिया के दौरान, Yb3+ आयन पंप प्रकाश की ऊर्जा को अवशोषित करके जनसंख्या व्युत्क्रम वितरण बनाते हैं। इसके बाद, यात्रा तरंग प्रवर्धन और उत्तेजित उत्सर्जन के सिद्धांतों के आधार पर, बीज संकेत प्रकाश दो-चरण ऑप्टिकल प्रवर्धन मॉड्यूल में उच्च शक्ति लाभ प्राप्त करता है, अंततः एक उच्च-शक्ति आउटपुट करता हैनैनोसेकंड स्पंदित लेजरपीक पावर में वृद्धि के कारण, प्रवर्धित पल्स सिग्नल में गेन क्लैम्पिंग प्रभाव के कारण पल्स चौड़ाई संपीड़न का अनुभव हो सकता है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, आउटपुट पावर और गेन दक्षता को और बढ़ाने के लिए अक्सर बहु-चरणीय प्रवर्धन संरचनाओं को अपनाया जाता है।

MOPA लेज़र सर्किट सिस्टम एक FPGA मुख्य नियंत्रण बोर्ड, एक पंप स्रोत, एक सीड स्रोत, एक ड्राइवर सर्किट बोर्ड, एक एम्पलीफायर आदि से बना होता है। FPGA मुख्य नियंत्रण बोर्ड, समायोज्य तरंगरूपों, पल्स चौड़ाई (5 से 200ns) और पुनरावृत्ति दर (30 से 900kHz) वाले पल्स विद्युत संकेत उत्पन्न करके, समायोज्य मापदंडों के साथ MW-स्तर के कच्चे सीड प्रकाश पल्स आउटपुट करने के लिए सीड स्रोत को संचालित करता है। यह संकेत आइसोलेटर के माध्यम से प्री-एम्पलीफायर और मुख्य एम्पलीफायर से बने दो-चरणीय ऑप्टिकल एम्पलीफिकेशन मॉड्यूल में इनपुट होता है, और अंत में ऑप्टिकल आइसोलेटर के माध्यम से कोलिमेशन फ़ंक्शन के साथ उच्च-ऊर्जा लघु-पल्स लेज़र आउटपुट करता है। सीड स्रोत एक आंतरिक फोटोडिटेक्टर से सुसज्जित है जो वास्तविक समय में आउटपुट पावर की निगरानी करता है और इसे FPGA मुख्य नियंत्रण बोर्ड को वापस भेजता है। मुख्य नियंत्रण बोर्ड पंप ड्राइव सर्किट 1 और 2 को नियंत्रित करता है ताकि पंप स्रोत 1, 2 और 3 के खुलने और बंद होने के संचालन को प्राप्त किया जा सके।फोटोडिटेक्टरसिग्नल लाइट आउटपुट का पता लगाने में विफल रहता है, मुख्य नियंत्रण बोर्ड बीज प्रकाश इनपुट की कमी के कारण YDDCF और ऑप्टिकल उपकरणों को नुकसान को रोकने के लिए पंप स्रोत को बंद कर देगा

MOPA लेज़र ऑप्टिकल पथ प्रणाली एक पूर्ण-फाइबर संरचना को अपनाती है और इसमें एक मुख्य दोलन मॉड्यूल और एक दो-चरणीय प्रवर्धन मॉड्यूल शामिल है। मुख्य दोलन मॉड्यूल 1064nm की केंद्रीय तरंगदैर्ध्य, 3nm की लाइन-चौड़ाई और 400mW की अधिकतम निरंतर निर्गत शक्ति वाले एक अर्धचालक लेज़र डायोड (LD) को बीज स्रोत के रूप में लेता है, और इसे 1063.94nm पर 99% परावर्तकता और 3.5nm की लाइन-चौड़ाई वाले एक फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग (FBG) के साथ संयोजित करके एक तरंगदैर्ध्य चयन प्रणाली बनाता है। 2-चरणीय प्रवर्धन मॉड्यूल एक रिवर्स पंप डिज़ाइन को अपनाता है, और 8 और 30μm के कोर व्यास वाले YDDCF को क्रमशः लाभ माध्यम के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है। संबंधित कोटिंग पंप अवशोषण गुणांक क्रमशः 1.0 और 2.1dB/m @915nm हैं।