संपूर्ण-फायबर MOPA संरचनेसह उच्च-शक्तीचा पल्स्ड लेझर

उच्च-शक्तीचा स्पंदित लेझरसंपूर्ण फायबर MOPA संरचनेसह

फायबर लेझर्सच्या मुख्य संरचनात्मक प्रकारांमध्ये एकल रेझोनेटर, बीम कॉम्बिनेशन आणि मास्टर ऑसिलेटिंग पॉवर अॅम्प्लिफायर (MOPA) संरचनांचा समावेश होतो. त्यांपैकी, MOPA संरचना उच्च-कार्यक्षमता साध्य करण्याच्या क्षमतेमुळे सध्याच्या संशोधनाच्या प्रमुख विषयांपैकी एक बनली आहे.स्पंदित लेझरसमायोज्य पल्स रुंदी आणि पुनरावृत्ती वारंवारतेसह आउटपुट (ज्याला पल्स रुंदी आणि पुनरावृत्ती वारंवारता म्हणून संबोधले जाते).

MOPA लेसरचे कार्यतत्त्व खालीलप्रमाणे आहे: मुख्य ऑसिलेटर (MO) हा एक उच्च-कार्यक्षमतेचा सीड सोर्स आहे.सेमीकंडक्टर लेझरजे थेट पल्स मॉड्युलेशनद्वारे समायोज्य पॅरामीटर्ससह सीड सिग्नल लाईट निर्माण करते. फील्ड प्रोग्रामेबल गेट अॅरे (FPGA) चे मुख्य नियंत्रण समायोज्य पॅरामीटर्ससह पल्स करंट सिग्नल आउटपुट करते, जे ड्राइव्ह सर्किटद्वारे सीड सोर्स चालवण्यासाठी आणि सीड लाईटचे प्रारंभिक मॉड्युलेशन पूर्ण करण्यासाठी नियंत्रित केले जातात. FPGA मुख्य नियंत्रण बोर्डकडून नियंत्रण सूचना मिळाल्यानंतर, पंप सोर्स ड्राइव्ह सर्किट पंप लाईट निर्माण करण्यासाठी पंप सोर्स सुरू करते. बीम स्प्लिटरद्वारे सीड लाईट आणि पंप लाईट एकत्र जोडल्यानंतर, त्यांना दोन-टप्प्यांच्या ऑप्टिकल अॅम्प्लिफिकेशन मॉड्यूलमध्ये अनुक्रमे Yb3+-मिश्रित डबल-क्लॅड ऑप्टिकल फायबर (YDDCF) मध्ये इंजेक्ट केले जाते. या प्रक्रियेदरम्यान, Yb3+ आयन पंप लाईटची ऊर्जा शोषून घेतात आणि पॉप्युलेशन इन्व्हर्जन वितरण तयार करतात. त्यानंतर, ट्रॅव्हलिंग वेव्ह अॅम्प्लिफिकेशन आणि स्टिम्युलेटेड एमिशनच्या तत्त्वांवर आधारित, सीड सिग्नल लाईट दोन-टप्प्यांच्या ऑप्टिकल अॅम्प्लिफिकेशन मॉड्यूलमध्ये उच्च पॉवर गेन प्राप्त करतो, आणि शेवटी उच्च-शक्तीचा प्रकाश आउटपुट करतो.नॅनोसेकंद पल्स्ड लेझरशिखर शक्तीमध्ये वाढ झाल्यामुळे, गेन क्लॅम्पिंग परिणामामुळे प्रवर्धित पल्स सिग्नलच्या पल्स रुंदीमध्ये संकोचन होऊ शकते. व्यावहारिक उपयोगांमध्ये, आउटपुट शक्ती आणि गेन कार्यक्षमता आणखी वाढवण्यासाठी अनेकदा बहु-स्तरीय प्रवर्धन संरचनांचा अवलंब केला जातो.

MOPA लेझर सर्किट प्रणालीमध्ये FPGA मुख्य नियंत्रण बोर्ड, पंप स्रोत, सीड स्रोत, ड्रायव्हर सर्किट बोर्ड, अॅम्प्लिफायर इत्यादींचा समावेश असतो. FPGA मुख्य नियंत्रण बोर्ड, समायोजित करण्यायोग्य वेव्हफॉर्म, पल्स रुंदी (५ ते २०० नॅनोसेकंद) आणि पुनरावृत्ती दर (३० ते ९०० किलोहर्ट्झ) असलेले पल्स इलेक्ट्रिकल सिग्नल तयार करून, समायोजित करण्यायोग्य पॅरामीटर्ससह MW-स्तरीय कच्च्या सीड लाईट पल्सेस आउटपुट करण्यासाठी सीड स्रोताला चालवतो. हा सिग्नल आयसोलेटरमधून प्री-अॅम्प्लिफायर आणि मुख्य अॅम्प्लिफायरने बनलेल्या दोन-टप्प्यांच्या ऑप्टिकल अॅम्प्लिफिकेशन मॉड्यूलमध्ये इनपुट केला जातो आणि शेवटी कॉलिमेशन फंक्शन असलेल्या ऑप्टिकल आयसोलेटरमधून उच्च-ऊर्जा शॉर्ट-पल्स लेझर आउटपुट करतो. सीड स्रोतामध्ये आउटपुट पॉवरवर रिअल-टाइममध्ये लक्ष ठेवण्यासाठी आणि ती माहिती FPGA मुख्य नियंत्रण बोर्डला परत पाठवण्यासाठी एक अंतर्गत फोटोडिटेक्टर बसवलेला असतो. मुख्य नियंत्रण बोर्ड पंप स्रोत १, २ आणि ३ च्या उघडण्याच्या आणि बंद करण्याच्या क्रिया साध्य करण्यासाठी पंप ड्राइव्ह सर्किट्स १ आणि २ नियंत्रित करतो. जेव्हाफोटोडिटेक्टरसिग्नल लाईट आउटपुट ओळखण्यात अयशस्वी झाल्यास, बियाण्यांना प्रकाशाचा पुरवठा न झाल्यामुळे YDDCF आणि ऑप्टिकल उपकरणांचे होणारे नुकसान टाळण्यासाठी मुख्य नियंत्रण बोर्ड पंपाचा स्रोत बंद करेल.

MOPA लेझर ऑप्टिकल पाथ सिस्टीम संपूर्णपणे फायबर संरचनेचा अवलंब करते आणि त्यात एक मुख्य ऑसिलेशन मॉड्यूल आणि एक द्वि-स्तरीय ॲम्प्लिफिकेशन मॉड्यूल यांचा समावेश असतो. मुख्य ऑसिलेशन मॉड्यूलमध्ये १०६४nm मध्यवर्ती तरंगलांबी, ३nm लाइनविड्थ आणि ४००mW कमाल सतत आउटपुट पॉवर असलेला सेमीकंडक्टर लेझर डायोड (LD) सीड सोर्स म्हणून वापरला जातो, आणि त्याला ९९%@१०६३.९४nm परावर्तकता व ३.५nm लाइनविड्थ असलेल्या फायबर ब्रॅग ग्रेटिंग (FBG) सोबत जोडून एक तरंगलांबी निवड प्रणाली तयार केली जाते. द्वि-स्तरीय ॲम्प्लिफिकेशन मॉड्यूलमध्ये रिव्हर्स पंप डिझाइनचा अवलंब केला जातो, आणि गेन मीडिया म्हणून अनुक्रमे ८ आणि ३०μm कोअर व्यास असलेले YDDCF कॉन्फिगर केले जातात. संबंधित कोटिंग पंप शोषण गुणांक अनुक्रमे १.० आणि २.१dB/m@९१५nm आहेत.