ઓલ-ફાઇબર MOPA સ્ટ્રક્ચર સાથે હાઇ-પાવર પલ્સ્ડ લેસર

હાઇ-પાવર સ્પંદિત લેસરઓલ-ફાઇબર MOPA સ્ટ્રક્ચર સાથે

ફાઇબર લેસરોના મુખ્ય માળખાકીય પ્રકારોમાં સિંગલ રેઝોનેટર, બીમ કોમ્બિનેશન અને માસ્ટર ઓસીલેટીંગ પાવર એમ્પ્લીફાયર (MOPA) સ્ટ્રક્ચરનો સમાવેશ થાય છે. તેમાંથી, MOPA સ્ટ્રક્ચર ઉચ્ચ-પ્રદર્શન પ્રાપ્ત કરવાની ક્ષમતાને કારણે વર્તમાન સંશોધન હોટસ્પોટ્સમાંનું એક બની ગયું છે.સ્પંદનીય લેસરએડજસ્ટેબલ પલ્સ પહોળાઈ અને પુનરાવર્તન આવર્તન સાથે આઉટપુટ (જેને પલ્સ પહોળાઈ અને પુનરાવર્તન આવર્તન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે).

MOPA લેસરનો કાર્ય સિદ્ધાંત નીચે મુજબ છે: મુખ્ય ઓસિલેટર (MO) એક ઉચ્ચ-પ્રદર્શન બીજ સ્ત્રોત છેસેમિકન્ડક્ટર લેસરજે ડાયરેક્ટ પલ્સ મોડ્યુલેશન દ્વારા એડજસ્ટેબલ પેરામીટર્સ સાથે સીડ સિગ્નલ લાઇટ જનરેટ કરે છે. ફીલ્ડ પ્રોગ્રામેબલ ગેટ એરે (FPGA) મુખ્ય નિયંત્રણ એડજસ્ટેબલ પેરામીટર્સ સાથે પલ્સ કરંટ સિગ્નલો આઉટપુટ કરે છે, જે ડ્રાઇવ સર્કિટ દ્વારા સીડ સોર્સને ઓપરેટ કરવા અને સીડ લાઇટના પ્રારંભિક મોડ્યુલેશનને પૂર્ણ કરવા માટે નિયંત્રિત થાય છે. FPGA મુખ્ય નિયંત્રણ બોર્ડ તરફથી નિયંત્રણ સૂચનાઓ પ્રાપ્ત કર્યા પછી, પંપ સોર્સ ડ્રાઇવ સર્કિટ પંપ લાઇટ જનરેટ કરવા માટે પંપ સોર્સ શરૂ કરે છે. બીમ સ્પ્લિટર દ્વારા સીડ લાઇટ અને પંપ લાઇટને જોડ્યા પછી, તેમને અનુક્રમે બે-સ્ટેજ ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફિકેશન મોડ્યુલમાં Yb3+ -ડોપેડ ડબલ-ક્લેડ ઓપ્ટિકલ ફાઇબર (YDDCF) માં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન, Yb3+ આયનો પંપ લાઇટની ઊર્જાને શોષી લે છે જેથી પોપ્યુલેશન ઇન્વર્ઝન ડિસ્ટ્રિબ્યુશન બને. ત્યારબાદ, ટ્રાવેલિંગ વેવ એમ્પ્લીફિકેશન અને ઉત્તેજિત ઉત્સર્જનના સિદ્ધાંતોના આધારે, સીડ સિગ્નલ લાઇટ બે-સ્ટેજ ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફિકેશન મોડ્યુલમાં ઉચ્ચ પાવર ગેઇન પ્રાપ્ત કરે છે, આખરે ઉચ્ચ-પાવર આઉટપુટ કરે છે.નેનોસેકન્ડ પલ્સ્ડ લેસર. પીક પાવરમાં વધારાને કારણે, ગેઇન ક્લેમ્પિંગ અસરને કારણે એમ્પ્લીફાઇડ પલ્સ સિગ્નલ પલ્સ પહોળાઈ સંકોચન અનુભવી શકે છે. વ્યવહારુ એપ્લિકેશનોમાં, આઉટપુટ પાવરને વધુ વધારવા અને કાર્યક્ષમતા મેળવવા માટે ઘણીવાર મલ્ટિ-સ્ટેજ એમ્પ્લીફિકેશન સ્ટ્રક્ચર્સ અપનાવવામાં આવે છે.

MOPA લેસર સર્કિટ સિસ્ટમ FPGA મુખ્ય નિયંત્રણ બોર્ડ, એક પંપ સ્ત્રોત, એક બીજ સ્ત્રોત, એક ડ્રાઇવર સર્કિટ બોર્ડ, એક એમ્પ્લીફાયર, વગેરેથી બનેલી છે. FPGA મુખ્ય નિયંત્રણ બોર્ડ બીજ સ્ત્રોતને MW-સ્તરના કાચા બીજ પ્રકાશ પલ્સને એડજસ્ટેબલ વેવફોર્મ્સ, પલ્સ પહોળાઈ (5 થી 200ns) અને પુનરાવર્તન દર (30 થી 900kHz) સાથે પલ્સ ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલો ઉત્પન્ન કરીને એડજસ્ટેબલ પરિમાણો સાથે આઉટપુટ કરવા માટે ચલાવે છે. આ સિગ્નલ આઇસોલેટર દ્વારા પ્રીએમ્પ્લીફાયર અને મુખ્ય એમ્પ્લીફાયરથી બનેલા બે-તબક્કાના ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફિકેશન મોડ્યુલમાં ઇનપુટ કરવામાં આવે છે, અને અંતે કોલિમેશન ફંક્શન સાથે ઓપ્ટિકલ આઇસોલેટર દ્વારા ઉચ્ચ-ઊર્જા શોર્ટ-પલ્સ લેસરને આઉટપુટ કરે છે. સીડ સ્ત્રોત વાસ્તવિક સમયમાં આઉટપુટ પાવરનું નિરીક્ષણ કરવા અને તેને FPGA મુખ્ય નિયંત્રણ બોર્ડમાં પાછું ફીડ કરવા માટે આંતરિક ફોટોડિટેક્ટરથી સજ્જ છે. મુખ્ય નિયંત્રણ બોર્ડ પંપ સ્ત્રોત 1, 2 અને 3 ના ઓપનિંગ અને ક્લોઝિંગ ઓપરેશન્સ પ્રાપ્ત કરવા માટે પંપ ડ્રાઇવ સર્કિટ 1 અને 2 ને નિયંત્રિત કરે છે. જ્યારેફોટોડિટેક્ટરજો સિગ્નલ લાઇટ આઉટપુટ શોધવામાં નિષ્ફળ જાય, તો મુખ્ય નિયંત્રણ બોર્ડ સીડ લાઇટ ઇનપુટના અભાવે YDDCF અને ઓપ્ટિકલ ઉપકરણોને નુકસાન અટકાવવા માટે પંપ સ્ત્રોતને બંધ કરશે.

MOPA લેસર ઓપ્ટિકલ પાથ સિસ્ટમ ઓલ-ફાઇબર સ્ટ્રક્ચર અપનાવે છે અને તેમાં મુખ્ય ઓસિલેશન મોડ્યુલ અને બે-તબક્કાના એમ્પ્લીફિકેશન મોડ્યુલનો સમાવેશ થાય છે. મુખ્ય ઓસિલેશન મોડ્યુલ 1064nm ની કેન્દ્રીય તરંગલંબાઇ, 3nm ની લાઇનવિડ્થ અને 400mW ની મહત્તમ સતત આઉટપુટ પાવર સાથે સેમિકન્ડક્ટર લેસર ડાયોડ (LD) લે છે, અને તેને 99%@1063.94nm ની પરાવર્તકતા અને 3.5nm ની લાઇનવિડ્થ સાથે ફાઇબર બ્રેગ ગ્રેટિંગ (FBG) સાથે જોડીને તરંગલંબાઇ પસંદગી સિસ્ટમ બનાવે છે. 2-તબક્કાના એમ્પ્લીફિકેશન મોડ્યુલ રિવર્સ પંપ ડિઝાઇન અપનાવે છે, અને 8 અને 30μm ના કોર વ્યાસ સાથે YDDCF અનુક્રમે ગેઇન મીડિયા તરીકે ગોઠવેલા છે. અનુરૂપ કોટિંગ પંપ શોષણ ગુણાંક અનુક્રમે 1.0 અને 2.1dB/m@915nm છે.