편광 광섬유 협선폭 레이저의 광 경로 설계

편광섬유의 광로 설계좁은 선폭 레이저

1. 개요

1018nm 편광 광섬유 협선폭 레이저. 작동 파장은 1018nm, 레이저 출력 전력은 104W, 스펙트럼 폭은 각각 3dB와 20dB이며, 각각 ~21GHz와 ~72GHz입니다. 편광 소광비는 >17.5dB이고, 빔 품질은 높습니다(2 x M – 1.62 및 2 y M). A레이저 시스템경사 효율은 79%(∼1.63)입니다.

2. 광 경로 설명

에서편광 광섬유 협선폭 레이저선형 편광 파이버 레이저 발진기는 한 쌍의 편광 유지 파이버 격자와 1.5m 길이의 10/125μm 이터븀 도핑 이중 클래드 편광 유지 파이버를 이득 매질로 사용하여 구성됩니다. 이 광섬유의 976nm 흡수 계수는 5dB/m입니다. 레이저 발진기는 976nm 파장 고정 파이버에 의해 펌핑됩니다.반도체 레이저극성 유지 (1+1)×1 빔 결합기를 통해 최대 27W의 전력을 공급합니다. 고반사 회절격자는 99% 이상의 반사율을 가지며, 3dB 반사 대역폭은 약 0.22nm입니다. 회절격자의 저반사율은 40%이고, 3dB 반사 대역폭은 약 0.216nm입니다. 두 회절격자의 중심 반사 파장은 1018nm입니다. 레이저 공진기의 출력 전력과 ASE 억제율의 균형을 맞추기 위해 회절격자의 저반사율을 40%로 최적화했습니다. 고반사 회절격자의 꼬리 광섬유는 이득 광섬유에 융합되고, 저반사 회절격자의 꼬리 광섬유는 90° 회전하여 클래딩 필터의 꼬리 광섬유에 융합됩니다. 따라서 고반사 회절격자의 빠른 축 반사 파장의 피크 위치는 저반사 회절격자의 느린 축 반사 파장의 피크 위치와 일치합니다. 이렇게 하면 공진 공동 내에서 단 하나의 편광 레이저만 발진할 수 있습니다. 광섬유 클래딩에 남아 있는 펌프 광은 공진 공동에 융합된 자체 제작 클래딩 필터에 의해 필터링되며, 출력 피그테일은 단면 피드백과 기생 발진을 방지하기 위해 8° 경사져 있습니다.

3. 배경 지식

선형 편광 파이버 레이저의 생성 메커니즘: 응력 복굴절로 인해 배 모양의 편광 유지 파이버는 빠른 축과 느린 축으로 알려진 두 개의 직교하는 편광축을 갖습니다. 일반적으로 느린 축의 굴절률이 빠른 축의 굴절률보다 크기 때문에 편광 유지 파이버에 새겨진 격자는 두 개의 서로 다른 중심 파장을 갖습니다. 선형 편광 파이버 레이저의 공진 공동은 일반적으로 두 개의 편광 유지 격자로 구성됩니다. 빠른 축과 느린 축의 저반사 격자와 고반사 격자의 파장은 각각 대응합니다. 편광 유지 격자의 반사 대역폭이 충분히 좁으면 빠른 축과 느린 축 방향의 투과 스펙트럼을 분리할 수 있으며, 두 파장 모두 공진 공동 내에서 진동할 수 있습니다. 편광 유지 격자의 이중 파장 진동 원리에 따라 실험에서는 평행 용접 방법을 사용하여 이를 달성할 수 있습니다. 용접 시, 두 격자의 편광 유지 축이 정렬됩니다. 이렇게 하면 고반사 격자의 두 투과 피크가 저반사 격자의 두 투과 피크와 일치하게 되어 이중 파장 레이저 출력을 구현할 수 있습니다.

실제 레이저 편광 유지 시스템에서 선형 스큐는 선형 편광 레이저의 출력 특성을 평가하는 데 중요한 지표입니다. 일반적으로 고반사율 회절격자의 주기는 저반사율 회절격자의 주기보다 큽니다. 높은 PER 값을 갖는 선형 편광 레이저를 얻으려면 단 하나의 편광 피크만 진동하면 됩니다. 저반사율 회절격자의 빠른 축이 고반사율 회절격자의 느린 축을 따라 있을 때, 저반사 회절격자의 빠른 축 방향의 중심 파장은 고반사 회절격자의 느린 축 방향의 중심 파장과 일치하지만, 저반사 회절격자의 느린 축 방향의 투과 피크는 고반사 회절격자의 빠른 축 방향의 투과 피크와 일치하지 않습니다. 이러한 방식으로 하나의 투과 피크가 진동할 수 있습니다. 마찬가지로, 저반사율 회절격자의 느린 축이 고반사율 회절격자의 빠른 축을 따라 있을 때, 저반사율 회절격자의 느린 축의 중심 파장은 고반사율 회절격자의 빠른 축의 중심 파장과 일치하지만, 저반사율 회절격자의 빠른 축의 투과 피크는 고반사율 회절격자의 느린 축의 중심 파장과 일치하지 않습니다. 이렇게 하면 하나의 투과 피크도 진동할 수 있습니다. 위의 두 가지 방법 모두 선형 편광 레이저 출력을 얻을 수 있습니다. 편광 유지 회절격자의 단일 파장 선형 편광 레이저 발진 원리에 따라, 실험에서는 직교 접합 방법을 채택하여 이를 달성할 수 있습니다. 고반사 회절격자와 저반사 회절격자의 편광 유지축의 접합각이 90°일 때, 고반사 회절격자의 느린 축 방향의 투과 피크는 저반사 회절격자의 빠른 축 방향의 투과 피크와 일치하여 단일 파장 선형 편광 파이버 레이저의 출력을 실현할 수 있다.