ध्रुवीकृत फाइबर नैरो-लाइनविड्थ लेजर के ऑप्टिकल पथ का डिज़ाइन

ध्रुवीकृत फाइबर के ऑप्टिकल पथ का डिज़ाइनसंकीर्ण-लाइनविड्थ लेजर

1. अवलोकन

1018 एनएम ध्रुवीकृत फाइबर नैरो-लाइनविड्थ लेजर। कार्यकारी तरंगदैर्ध्य 1018 एनएम है, लेजर आउटपुट पावर 104 वॉट है, 3 डीबी और 20 डीबी की स्पेक्ट्रल चौड़ाई क्रमशः ~21 GHz और ~72 GHz है, ध्रुवीकरण विलुप्तिकरण अनुपात >17.5 डीबी है, और बीम गुणवत्ता उच्च है (2 x M – 1.62 और 2 y M)।लेजर प्रणालीढलान दक्षता 79% (∼1.63) के साथ।

2. प्रकाशीय पथ का विवरण

में एकध्रुवीकृत फाइबर संकीर्ण-लाइनविड्थ लेजररैखिक रूप से ध्रुवीकृत फाइबर लेजर ऑसिलेटर में ध्रुवीकरण-निरंतर करने वाले फाइबर ग्रेटिंग की एक जोड़ी और लाभ माध्यम के रूप में 1.5 मीटर लंबी 10/125 μm यटरबियम-मिश्रित डबल-क्लैड ध्रुवीकरण-निरंतर करने वाली फाइबर होती है। 976 nm पर इस ऑप्टिकल फाइबर का अवशोषण गुणांक 5 dB/m है। लेजर ऑसिलेटर को 976 nm तरंगदैर्ध्य-लॉक्ड द्वारा पंप किया जाता है।सेमीकंडक्टर लेजरपोलैरिटी-मेंटेनिंग (1+1)×1 बीम कंबाइनर के माध्यम से अधिकतम 27 W की शक्ति प्राप्त की जा सकती है। उच्च परावर्तन ग्रेटिंग की परावर्तनशीलता 99% से अधिक है, और 3 dB परावर्तन बैंडविड्थ लगभग 0.22 nm है। निम्न परावर्तनशीलता वाली ग्रेटिंग की परावर्तनशीलता 40% है, और 3 dB परावर्तन बैंडविड्थ लगभग 0.216 nm है। दोनों ग्रेटिंग की केंद्रीय परावर्तन तरंगदैर्ध्य 1018 nm पर हैं। लेजर 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 गेन फाइबर से जुड़ा होता है, जबकि निम्न-परावर्तन ग्रेटिंग का टेल फाइबर 90° घुमाकर क्लैडिंग फिल्टर के टेल फाइबर से जुड़ा होता है। इस प्रकार, उच्च-परावर्तन ग्रेटिंग की तीव्र-अक्ष परावर्तन तरंगदैर्घ्य की शिखर स्थिति निम्न-परावर्तन ग्रेटिंग की धीमी-अक्ष परावर्तन तरंगदैर्घ्य की शिखर स्थिति से मेल खाती है। इस तरह, अनुनादी गुहा में केवल एक ध्रुवीकृत लेजर ही दोलन कर सकता है। ऑप्टिकल फाइबर क्लैडिंग में शेष पंप प्रकाश को अनुनादी गुहा में लगे एक स्व-निर्मित क्लैडिंग फिल्टर द्वारा छान लिया जाता है, और आउटपुट पिगटेल को 8° पर तिरछा किया जाता है ताकि सिरे पर फीडबैक और परजीवी दोलन को रोका जा सके।

3. पृष्ठभूमि ज्ञान

रेखीय ध्रुवीकृत फाइबर लेजर की उत्पादन प्रक्रिया: तनाव द्विअपवर्तन के कारण, नाशपाती के आकार के ध्रुवीकरण-निरंतर फाइबर में दो लंबवत ध्रुवीकरण अक्ष होते हैं, जिन्हें तीव्र अक्ष और मंद अक्ष के रूप में जाना जाता है। सामान्यतः, चूंकि मंद अक्ष का अपवर्तनांक तीव्र अक्ष से अधिक होता है, इसलिए ध्रुवीकरण-निरंतर फाइबर पर अंकित ग्रेटिंग में दो भिन्न केंद्रीय तरंगदैर्ध्य होते हैं। रेखीय ध्रुवीकृत फाइबर लेजर की अनुनाद गुहा आमतौर पर दो ध्रुवीकरण-निरंतर ग्रेटिंग से बनी होती है। तीव्र अक्ष और मंद अक्ष पर निम्न-परावर्तन ग्रेटिंग और उच्च-परावर्तन ग्रेटिंग के तरंगदैर्ध्य क्रमशः संगत होते हैं। जब ध्रुवीकरण-निरंतर ग्रेटिंग की परावर्तन बैंडविड्थ पर्याप्त रूप से संकीर्ण होती है, तो तीव्र अक्ष और मंद अक्ष दिशाओं में संचरण स्पेक्ट्रम को अलग किया जा सकता है, और दोनों तरंगदैर्ध्य अनुनाद गुहा के भीतर कंपन कर सकते हैं। ध्रुवीकरण-निरंतर ग्रेटिंग के द्वैत-तरंगदैर्ध्य दोलन सिद्धांत के अनुसार, प्रयोग में, इसे प्राप्त करने के लिए समानांतर वेल्डिंग विधि को अपनाया जा सकता है। वेल्डिंग के दौरान, दोनों ग्रेटिंग के ध्रुवीकरण-नियंत्रित अक्ष संरेखित हो जाते हैं। इस प्रकार, उच्च-परावर्तन ग्रेटिंग के दो संचरण शिखर निम्न-परावर्तन ग्रेटिंग के शिखरों के अनुरूप हो जाते हैं, और इस प्रकार दोहरी तरंगदैर्ध्य लेजर आउटपुट प्राप्त किया जा सकता है।

वास्तविक लेज़र ध्रुवीकरण-निरंतर करने वाली प्रणालियों में, रैखिक तिरछापन (लीनियर स्क्यू) रैखिक रूप से ध्रुवीकृत लेज़रों की आउटपुट विशेषताओं का मूल्यांकन करने के लिए एक महत्वपूर्ण सूचक है। सामान्यतः, उच्च परावर्तनशील ग्रेटिंग का आवर्तकाल निम्न परावर्तनशील ग्रेटिंग की तुलना में अधिक होता है। उच्च PER मान वाला रैखिक रूप से ध्रुवीकृत लेज़र प्राप्त करने के लिए, केवल एक ध्रुवीकरण शिखर को कंपन करने की आवश्यकता होती है। जब निम्न परावर्तनशील ग्रेटिंग का तीव्र अक्ष उच्च परावर्तनशील ग्रेटिंग के मंद अक्ष के अनुदिश होता है, तो निम्न परावर्तनशील ग्रेटिंग की तीव्र अक्ष दिशा में केंद्रीय तरंगदैर्घ्य उच्च परावर्तनशील ग्रेटिंग की मंद अक्ष दिशा में केंद्रीय तरंगदैर्घ्य के अनुरूप होता है, जबकि निम्न परावर्तनशील ग्रेटिंग की मंद अक्ष दिशा में संचरण शिखर उच्च परावर्तनशील ग्रेटिंग की तीव्र अक्ष दिशा में संचरण शिखर के अनुरूप नहीं होता है। इस प्रकार, केवल एक संचरण शिखर को कंपन कराया जा सकता है। इसी प्रकार, जब कम परावर्तन वाले ग्रेटिंग का मंद अक्ष उच्च परावर्तन वाले ग्रेटिंग के तीव्र अक्ष के अनुदिश होता है, तो कम परावर्तन वाले ग्रेटिंग के मंद अक्ष की केंद्रीय तरंगदैर्घ्य उच्च परावर्तन वाले ग्रेटिंग के तीव्र अक्ष की केंद्रीय तरंगदैर्घ्य के समतुल्य होती है, जबकि कम परावर्तन वाले ग्रेटिंग के तीव्र अक्ष का संचरण शिखर उच्च परावर्तन वाले ग्रेटिंग के मंद अक्ष के समतुल्य नहीं होता है। इस प्रकार, एक संचरण शिखर को भी कंपनित किया जा सकता है। उपरोक्त दोनों विधियों से रैखिक रूप से ध्रुवीकृत लेजर आउटपुट प्राप्त किया जा सकता है। ध्रुवीकरण-निरंतर ग्रेटिंग के एकल-तरंगदैर्घ्य रैखिक रूप से ध्रुवीकृत लेजर दोलन सिद्धांत के अनुसार, प्रयोग में, इसे प्राप्त करने के लिए ऑर्थोगोनल स्प्लिसिंग विधि को अपनाया जा सकता है। जब उच्च परावर्तन ग्रेटिंग और निम्न परावर्तन ग्रेटिंग के ध्रुवीकरण-बनाए रखने वाले अक्षों का स्प्लिसिंग कोण 90° होता है, तो उच्च परावर्तन ग्रेटिंग की धीमी अक्ष दिशा में संचरण शिखर निम्न परावर्तन ग्रेटिंग की तीव्र अक्ष दिशा में संचरण शिखर के अनुरूप होता है, और इस प्रकार एकल-तरंगदैर्ध्य रैखिक रूप से ध्रुवीकृत फाइबर लेजर का आउटपुट प्राप्त किया जा सकता है।