પોલરાઇઝ્ડ ફાઇબર નેરો-લાઇનવિડ્થ લેસરની ઓપ્ટિકલ પાથ ડિઝાઇન

પોલરાઇઝ્ડ ફાઇબરની ઓપ્ટિકલ પાથ ડિઝાઇનસાંકડી-રેખાપટ્ટા લેસર

1. ઝાંખી

૧૦૧૮ એનએમ પોલરાઇઝ્ડ ફાઇબર નેરો-લાઇનવિડ્થ લેસર. કાર્યકારી તરંગલંબાઇ ૧૦૧૮ એનએમ છે, લેસર આઉટપુટ પાવર ૧૦૪ વોટ છે, ૩ ડીબી અને ૨૦ ડીબીની સ્પેક્ટ્રલ પહોળાઈ અનુક્રમે ~૨૧ ગીગાહર્ટ્ઝ અને ~૭૨ ગીગાહર્ટ્ઝ છે, ધ્રુવીકરણ લુપ્તતા ગુણોત્તર >૧૭.૫ ડીબી છે, અને બીમ ગુણવત્તા ઊંચી છે (૨ x M - ૧.૬૨ અને ૨ વર્ષ M) Aલેસર સિસ્ટમ79% (~1.63) ની ઢાળ કાર્યક્ષમતા સાથે.

2. ઓપ્ટિકલ પાથ વર્ણન

માંપોલરાઇઝ્ડ ફાઇબર સાંકડી-રેખાપટ્ટા લેસર, રેખીય ધ્રુવીકરણ ફાઇબર લેસર ઓસિલેટર ધ્રુવીકરણ-જાળવણી ફાઇબર ગ્રેટિંગ્સની જોડી અને ગેઇન માધ્યમ તરીકે 1.5-મીટર-લાંબા 10/125 μm યટરબિયમ-ડોપેડ ડબલ-ક્લેડ ધ્રુવીકરણ-જાળવણી ફાઇબરથી બનેલું છે. 976 nm પર આ ઓપ્ટિકલ ફાઇબરનો શોષણ ગુણાંક 5 dB/m છે. લેસર ઓસિલેટરને 976 nm તરંગલંબાઇ-લોક દ્વારા પમ્પ કરવામાં આવે છે.સેમિકન્ડક્ટર લેસરધ્રુવીયતા-જાળવણી (1+1)×1 બીમ કોમ્બિનર દ્વારા 27 W ની મહત્તમ શક્તિ સાથે. ઉચ્ચ પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગમાં 99% થી વધુ પરાવર્તનક્ષમતા છે, અને 3 dB પ્રતિબિંબ બેન્ડવિડ્થ આશરે 0.22 nm છે. ગ્રેટિંગની ઓછી પરાવર્તનક્ષમતા 40% છે, અને 3 dB પ્રતિબિંબ બેન્ડવિડ્થ આશરે 0.216 nm છે. બંને ગ્રેટિંગ્સની કેન્દ્રીય પ્રતિબિંબ તરંગલંબાઇ 1018 nm છે. લેસર રેઝોનેટરની આઉટપુટ પાવર અને ASE સપ્રેશન રેશિયોને સંતુલિત કરવા માટે, ગ્રેટિંગની ઓછી પરાવર્તનક્ષમતાને 40% સુધી ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવી હતી. ઉચ્ચ-પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગના પૂંછડી ફાઇબરને ગેઇન ફાઇબર સાથે જોડવામાં આવે છે, જ્યારે ઓછી-પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગના પૂંછડી ફાઇબરને 90° ફેરવવામાં આવે છે અને ક્લેડીંગ ફિલ્ટરના પૂંછડી ફાઇબર સાથે જોડવામાં આવે છે. આમ, ઉચ્ચ-પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગના ઝડપી-અક્ષ પ્રતિબિંબ તરંગલંબાઇની ટોચની સ્થિતિ ઓછી-પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગના ધીમા-અક્ષ પ્રતિબિંબ તરંગલંબાઇ સાથે મેળ ખાય છે. આ રીતે, રેઝોનન્ટ કેવિટીમાં ફક્ત એક જ પોલરાઇઝ્ડ લેસર ઓસીલેટ કરી શકે છે. ઓપ્ટિકલ ફાઇબર ક્લેડીંગમાં બાકી રહેલ પંપ લાઇટને રેઝોનન્ટ કેવિટીમાં ફ્યુઝ કરેલા સ્વ-નિર્મિત ક્લેડીંગ ફિલ્ટર દ્વારા ફિલ્ટર કરવામાં આવે છે, અને એન્ડ ફેસ ફીડબેક અને પરોપજીવી ઓસીલેશનને રોકવા માટે આઉટપુટ પિગટેલને 8° દ્વારા બેવલ્ડ કરવામાં આવે છે.

૩. પૃષ્ઠભૂમિ જ્ઞાન

રેખીય ધ્રુવીકરણ ફાઇબર લેસરોની જનરેશન મિકેનિઝમ: સ્ટ્રેસ બાયરફ્રિંજન્સને કારણે, પિઅર-આકારના ધ્રુવીકરણ-જાળવણી ફાઇબરમાં બે ઓર્થોગોનલ ધ્રુવીકરણ અક્ષો હોય છે, જેને ઝડપી અક્ષ અને ધીમી અક્ષ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે, ધીમા અક્ષનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ઝડપી અક્ષ કરતા વધારે હોવાથી, ધ્રુવીકરણ-જાળવણી ફાઇબર પર લખેલી ગ્રેટિંગમાં બે અલગ અલગ કેન્દ્રીય તરંગલંબાઇ હોય છે. રેખીય ધ્રુવીકરણ ફાઇબર લેસરની રેઝોનન્ટ પોલાણ સામાન્ય રીતે બે ધ્રુવીકરણ-જાળવણી ગ્રીટિંગ્સથી બનેલી હોય છે. ઝડપી અક્ષ અને ધીમા અક્ષ પર લો-રિફ્લેક્શન ગ્રેટિંગ અને હાઇ-રિફ્લેક્શન ગ્રેટિંગની તરંગલંબાઇ અનુક્રમે અનુરૂપ હોય છે. જ્યારે ધ્રુવીકરણ-જાળવણી ગ્રીટિંગની પ્રતિબિંબ બેન્ડવિડ્થ પૂરતી સાંકડી હોય છે, ત્યારે ઝડપી અક્ષ અને ધીમી અક્ષ દિશાઓમાં ટ્રાન્સમિશન સ્પેક્ટ્રા અલગ કરી શકાય છે, અને બંને તરંગલંબાઇ રેઝોનન્ટ પોલાણમાં વાઇબ્રેટ થઈ શકે છે. ધ્રુવીકરણ-જાળવણી ગ્રીટિંગના દ્વિ-તરંગલંબાઇ ઓસિલેશન સિદ્ધાંત અનુસાર, પ્રયોગમાં, તેને પ્રાપ્ત કરવા માટે સમાંતર વેલ્ડીંગ પદ્ધતિ અપનાવી શકાય છે. વેલ્ડીંગ દરમિયાન, બે ગ્રેટિંગ્સના ધ્રુવીકરણ-જાળવણી અક્ષો ગોઠવાયેલા હોય છે. આ રીતે, ઉચ્ચ-પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગના બે ટ્રાન્સમિશન શિખરો ઓછા-પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગના શિખરોને અનુરૂપ હોય છે, અને આમ દ્વિ-તરંગલંબાઇ લેસર આઉટપુટ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.

વાસ્તવિક લેસર ધ્રુવીકરણ-જાળવણી પ્રણાલીઓમાં, રેખીય ધ્રુવીકરણ લેસરોની આઉટપુટ લાક્ષણિકતાઓનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે રેખીય ત્રાંસી એક મહત્વપૂર્ણ સૂચક છે. સામાન્ય રીતે, ઉચ્ચ-પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગનો સમયગાળો ઓછા-પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગ કરતા વધારે હોય છે. ઉચ્ચ PER મૂલ્ય સાથે રેખીય ધ્રુવીકરણ લેસર પ્રાપ્ત કરવા માટે, ફક્ત એક ધ્રુવીકરણ શિખર વાઇબ્રેટ કરવાની જરૂર છે. જ્યારે લો-પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગનો ઝડપી અક્ષ ઉચ્ચ-પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગના ધીમા અક્ષ સાથે હોય છે, ત્યારે લો-પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગની ઝડપી અક્ષ દિશામાં કેન્દ્રીય તરંગલંબાઇ ઉચ્ચ-પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગની ધીમા અક્ષ દિશામાં ટ્રાન્સમિશન શિખરને અનુરૂપ હોય છે, જ્યારે લો-પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગની ધીમા અક્ષ દિશામાં ટ્રાન્સમિશન શિખર ઉચ્ચ-પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગની ઝડપી અક્ષ દિશામાં ટ્રાન્સમિશન શિખરને અનુરૂપ નથી. આ રીતે, એક ટ્રાન્સમિશન શિખર વાઇબ્રેટ કરી શકાય છે. તેવી જ રીતે, જ્યારે ઓછા-પ્રતિબિંબવાળા ગ્રેટિંગનો ધીમો અક્ષ ઉચ્ચ-પ્રતિબિંબવાળા ગ્રેટિંગના ઝડપી અક્ષ સાથે હોય છે, ત્યારે ઓછા-પ્રતિબિંબવાળા ગ્રેટિંગના ધીમા અક્ષની કેન્દ્રીય તરંગલંબાઇ ઉચ્ચ-પ્રતિબિંબવાળા ગ્રેટિંગના ઝડપી અક્ષને અનુરૂપ હોય છે, જ્યારે ઓછા-પ્રતિબિંબવાળા ગ્રેટિંગના ઝડપી અક્ષનો ટ્રાન્સમિશન પીક ઉચ્ચ-પ્રતિબિંબવાળા ગ્રેટિંગના ધીમા અક્ષને અનુરૂપ નથી. આ રીતે, એક ટ્રાન્સમિશન પીક પણ વાઇબ્રેટ કરી શકાય છે. ઉપરોક્ત બંને પદ્ધતિઓ રેખીય ધ્રુવીકરણ લેસર આઉટપુટ પ્રાપ્ત કરી શકે છે. ધ્રુવીકરણ-જાળવણીવાળા ગ્રેટિંગના સિંગલ-તરંગલંબાઇ રેખીય ધ્રુવીકરણ લેસર ઓસિલેશન સિદ્ધાંત અનુસાર, પ્રયોગમાં, તેને પ્રાપ્ત કરવા માટે ઓર્થોગોનલ સ્પ્લિસિંગ પદ્ધતિ અપનાવી શકાય છે. જ્યારે ઉચ્ચ પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગ અને નીચા પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગના ધ્રુવીકરણ-જાળવણી અક્ષોનો સ્પ્લિસિંગ એંગલ 90° હોય છે, ત્યારે ઉચ્ચ પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગની ધીમી ધરી દિશામાં ટ્રાન્સમિશન પીક નીચા પ્રતિબિંબ ગ્રેટિંગની ઝડપી ધરી દિશામાં ટ્રાન્સમિશન પીકને અનુરૂપ હોય છે, અને આમ સિંગલ-તરંગલંબાઇ રેખીય ધ્રુવીકરણ ફાઇબર લેસરનું આઉટપુટ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.