ध्रुवीकृत फाइबर संकीर्ण-लाइन-चौड़ाई लेजर का ऑप्टिकल पथ डिजाइन

ध्रुवीकृत फाइबर का ऑप्टिकल पथ डिज़ाइनसंकीर्ण-लाइन-चौड़ाई लेजर

1. अवलोकन

1018 एनएम ध्रुवीकृत फाइबर संकीर्ण-लाइन-चौड़ाई वाला लेज़र। कार्यशील तरंगदैर्ध्य 1018 एनएम है, लेज़र आउटपुट शक्ति 104 वाट है, 3 डीबी और 20 डीबी की वर्णक्रमीय चौड़ाई क्रमशः ~21 गीगाहर्ट्ज़ और ~72 गीगाहर्ट्ज़ है, ध्रुवीकरण विलोपन अनुपात >17.5 डीबी है, और किरण गुणवत्ता उच्च है (2 x M – 1.62 और 2 y M)लेजर प्रणालीढलान दक्षता 79% (∼1.63) के साथ।

2. ऑप्टिकल पथ विवरण

में एकध्रुवीकृत फाइबर संकीर्ण-लाइनविड्थ लेजररैखिक ध्रुवीकृत फाइबर लेज़र ऑसिलेटर ध्रुवीकरण-संरक्षण फाइबर ग्रेटिंग्स की एक जोड़ी और लाभ माध्यम के रूप में 1.5 मीटर लंबे 10/125 माइक्रोमीटर यटरबियम-डोप्ड डबल-क्लैड ध्रुवीकरण-संरक्षण फाइबर से बना है। 976 नैनोमीटर पर इस ऑप्टिकल फाइबर का अवशोषण गुणांक 5 dB/m है। लेज़र ऑसिलेटर को 976 नैनोमीटर तरंगदैर्ध्य-लॉक्ड द्वारा पंप किया जाता है।अर्धचालक लेजरध्रुवीयता बनाए रखने वाले (1+1)×1 बीम कंबाइनर के माध्यम से 27 W की अधिकतम शक्ति के साथ। उच्च परावर्तन ग्रेटिंग की परावर्तकता 99% से अधिक है, और 3 dB परावर्तन बैंडविड्थ लगभग 0.22 nm है। ग्रेटिंग की निम्न परावर्तनशीलता 40% है, और 3 dB परावर्तन बैंडविड्थ लगभग 0.216 nm है। दोनों ग्रेटिंग की केंद्रीय परावर्तन तरंगदैर्ध्य 1018 nm पर हैं। लेज़र रेज़ोनेटर की आउटपुट शक्ति और ASE दमन अनुपात को संतुलित करने के लिए, ग्रेटिंग की निम्न परावर्तनशीलता को 40% तक अनुकूलित किया गया था। उच्च-परावर्तन ग्रेटिंग का टेल फाइबर लाभ फाइबर से जुड़ा हुआ है, जबकि निम्न-परावर्तन ग्रेटिंग का टेल फाइबर 90° घुमा इस प्रकार, उच्च-परावर्तन ग्रेटिंग के द्रुत-अक्ष परावर्तन तरंगदैर्ध्य की शिखर स्थिति, निम्न-परावर्तन ग्रेटिंग के मंद-अक्ष परावर्तन तरंगदैर्ध्य से मेल खाती है। इस प्रकार, अनुनाद गुहा में केवल एक ध्रुवीकृत लेज़र ही दोलन कर सकता है। ऑप्टिकल फाइबर क्लैडिंग में शेष पंप प्रकाश को अनुनाद गुहा में जुड़े एक स्व-निर्मित क्लैडिंग फ़िल्टर द्वारा फ़िल्टर किया जाता है, और आउटपुट पिगटेल को 8° से बेवल किया जाता है ताकि एंड फेस फीडबैक और परजीवी दोलन को रोका जा सके।

3. पृष्ठभूमि ज्ञान

रैखिक ध्रुवीकृत फाइबर लेज़रों की निर्माण क्रियाविधि: प्रतिबल द्विअपवर्तन के कारण, नाशपाती के आकार के ध्रुवीकरण-संरक्षण फाइबर में दो लंबवत ध्रुवीकरण अक्ष होते हैं, जिन्हें तीव्र अक्ष और मंद अक्ष कहते हैं। सामान्यतः, चूँकि मंद अक्ष का अपवर्तनांक तीव्र अक्ष के अपवर्तनांक से अधिक होता है, ध्रुवीकरण-संरक्षण फाइबर पर अंकित ग्रेटिंग में दो भिन्न केंद्रीय तरंगदैर्ध्य होते हैं। रैखिक ध्रुवीकृत फाइबर लेज़र की अनुनाद गुहा सामान्यतः दो ध्रुवीकरण-संरक्षण ग्रेटिंगों से बनी होती है। तीव्र अक्ष और मंद अक्ष पर निम्न-परावर्तन ग्रेटिंग और उच्च-परावर्तन ग्रेटिंग की तरंगदैर्ध्य क्रमशः समान होती हैं। जब ध्रुवीकरण-संरक्षण ग्रेटिंग की परावर्तन बैंडविड्थ पर्याप्त संकीर्ण होती है, तो तीव्र अक्ष और मंद अक्ष दिशाओं में संचरण स्पेक्ट्रम को पृथक किया जा सकता है, और दोनों तरंगदैर्ध्य अनुनाद गुहा के भीतर कंपन कर सकते हैं। ध्रुवीकरण-संरक्षण ग्रेटिंग के द्वि-तरंगदैर्ध्य दोलन सिद्धांत के अनुसार, प्रयोग में, इसे प्राप्त करने के लिए समानांतर वेल्डिंग विधि अपनाई जा सकती है। वेल्डिंग के दौरान, दो ग्रेटिंग्स के ध्रुवीकरण-संरक्षण अक्ष संरेखित होते हैं। इस प्रकार, उच्च-परावर्तन ग्रेटिंग के दो संचरण शिखर निम्न-परावर्तन ग्रेटिंग के शिखरों के अनुरूप होते हैं, और इस प्रकार द्वि-तरंगदैर्ध्य लेज़र आउटपुट प्राप्त किया जा सकता है।

वास्तविक लेजर ध्रुवीकरण-अनुरक्षण प्रणालियों में, रैखिक तिरछापन रैखिक रूप से ध्रुवीकृत लेजर की आउटपुट विशेषताओं के मूल्यांकन के लिए एक महत्वपूर्ण संकेतक है। आम तौर पर, उच्च-परावर्तन झंझरी की अवधि कम-परावर्तन झंझरी की तुलना में अधिक होती है। उच्च PER मान के साथ रैखिक रूप से ध्रुवीकृत लेजर प्राप्त करने के लिए, केवल एक ध्रुवीकरण शिखर को कंपन करने की आवश्यकता होती है। जब कम-परावर्तन झंझरी की तेज अक्ष उच्च-परावर्तन झंझरी की धीमी अक्ष के साथ होती है, तो कम-परावर्तन झंझरी की तेज अक्ष दिशा में केंद्रीय तरंगदैर्ध्य उच्च-परावर्तन झंझरी की धीमी अक्ष दिशा में उससे मेल खाती है, जबकि कम-परावर्तन झंझरी की धीमी अक्ष दिशा में संचरण शिखर उच्च-परावर्तन झंझरी की तेज अक्ष दिशा में संचरण शिखर के अनुरूप नहीं होता है। इसी प्रकार, जब कम-परावर्तन झंझरी का धीमा अक्ष उच्च-परावर्तन झंझरी के तीव्र अक्ष के अनुदिश होता है, तो कम-परावर्तन झंझरी के धीमे अक्ष का केंद्रीय तरंगदैर्ध्य उच्च-परावर्तन झंझरी के तीव्र अक्ष के अनुरूप होता है, जबकि कम-परावर्तन झंझरी के तीव्र अक्ष का संचरण शिखर उच्च-परावर्तन झंझरी के धीमे अक्ष के अनुरूप नहीं होता है। इस प्रकार, एक संचरण शिखर को भी कंपन किया जा सकता है। उपरोक्त दोनों विधियों से रैखिक ध्रुवीकृत लेज़र आउटपुट प्राप्त किया जा सकता है। ध्रुवीकरण-अनुरक्षण झंझरी के एकल-तरंगदैर्ध्य रैखिक ध्रुवीकृत लेज़र दोलन सिद्धांत के अनुसार, प्रयोग में, इसे प्राप्त करने के लिए ऑर्थोगोनल स्प्लिसिंग विधि को अपनाया जा सकता है। जब उच्च प्रतिबिंब झंझरी और निम्न प्रतिबिंब झंझरी के ध्रुवीकरण-बनाए रखने वाले अक्षों का स्प्लिसिंग कोण 90° होता है, तो उच्च प्रतिबिंब झंझरी की धीमी अक्ष दिशा में संचरण शिखर निम्न प्रतिबिंब झंझरी की तेज अक्ष दिशा में संचरण शिखर से मेल खाता है, और इस प्रकार एकल-तरंगदैर्ध्य रैखिक रूप से ध्रुवीकृत फाइबर लेजर का आउटपुट महसूस किया जा सकता है।