პოლარიზებული ბოჭკოვანი ვიწრო ხაზის სიგანის ლაზერის ოპტიკური ტრაექტორიის დიზაინი

პოლარიზებული ბოჭკოვანი ოპტიკური ბილიკის დიზაინივიწრო ხაზის სიგანის ლაზერი

1. მიმოხილვა

1018 ნმ პოლარიზებული ბოჭკოვანი ვიწრო ხაზის სიგანის ლაზერი. სამუშაო ტალღის სიგრძეა 1018 ნმ, ლაზერის გამომავალი სიმძლავრეა 104 ვატი, სპექტრული სიგანეები 3 დბ და 20 დბ შესაბამისად ~21 გჰც და ~72 გჰც-ია, პოლარიზაციის ჩაქრობის კოეფიციენტი >17.5 დბ და სხივის ხარისხი მაღალია (2 x M – 1.62 და 2 y M) Aლაზერული სისტემადახრილობის ეფექტურობით 79% (∼1.63).

2. ოპტიკური გზის აღწერა

ა-შიპოლარიზებული ბოჭკოვანი ვიწრო ხაზის სიგანის ლაზერი, ხაზოვანად პოლარიზებული ბოჭკოვანი ლაზერული ოსცილატორი შედგება პოლარიზაციის შემანარჩუნებელი ბოჭკოვანი ბადის წყვილისა და 1.5 მეტრის სიგრძის 10/125 μm იტერბიუმის დოპირებული ორმაგი შემოსაზღვრული პოლარიზაციის შემანარჩუნებელი ბოჭკოსგან, როგორც გაძლიერების საშუალება. ამ ოპტიკური ბოჭკოს შთანთქმის კოეფიციენტი 976 ნმ-ზე არის 5 დბ/მ. ლაზერული ოსცილატორი იტუმბება 976 ნმ ტალღის სიგრძით დაბლოკილინახევარგამტარული ლაზერიმაქსიმალური სიმძლავრით 27 W პოლარობის შემანარჩუნებელი (1+1)×1 სხივის კომბინატორის მეშვეობით. მაღალი არეკვლის ბადეს აქვს 99%-ზე მეტი არეკვლის კოეფიციენტი, ხოლო 3 dB არეკვლის გამტარობა დაახლოებით 0.22 ნმ-ია. ბადის დაბალი არეკვლის კოეფიციენტია 40%, ხოლო 3 dB არეკვლის გამტარობა დაახლოებით 0.216 ნმ. ორივე ბადის ცენტრალური არეკვლის ტალღის სიგრძეა 1018 ნმ. ლაზერული რეზონატორის გამომავალი სიმძლავრისა და ASE ჩახშობის კოეფიციენტის დასაბალანსებლად, ბადის დაბალი არეკვლის კოეფიციენტი ოპტიმიზირებული იყო 40%-მდე. მაღალი არეკვლის ბადის კუდის ბოჭკო შერწყმულია გამაძლიერებელ ბოჭკოსთან, ხოლო დაბალი არეკვლის ბადის კუდის ბოჭკო 90°-ით არის შემობრუნებული და შერწყმულია გარსაცმის ფილტრის კუდურ ბოჭკოსთან. ამრიგად, მაღალი არეკვლის ბადის სწრაფი ღერძის არეკვლის ტალღის სიგრძის პიკური პოზიცია ემთხვევა დაბალი არეკვლის ბადის ნელი ღერძის არეკვლის ტალღის სიგრძის პიკურ პოზიციას. ამ გზით, რეზონანსულ ღრუში მხოლოდ ერთ პოლარიზებულ ლაზერს შეუძლია რხევა. ოპტიკურ-ბოჭკოვანი გარსის დარჩენილი სინათლე იფილტრება რეზონანსულ ღრუში შედუღებული თვითნაკეთი გარსის ფილტრით, ხოლო გამომავალი ლენტი 8°-ით არის დახრილი, რათა თავიდან იქნას აცილებული ბოლო ზედაპირის უკუკავშირი და პარაზიტული რხევა.

3. ფონური ცოდნა

ხაზოვანი პოლარიზებული ბოჭკოვანი ლაზერების გენერაციის მექანიზმი: დაძაბულობის ორმაგი რეფრინგენტობის გამო, მსხლის ფორმის პოლარიზაციის შემანარჩუნებელ ბოჭკოს აქვს ორი ორთოგონალური პოლარიზაციის ღერძი, რომლებიც ცნობილია როგორც სწრაფი და ნელი ღერძი. ზოგადად, რადგან ნელი ღერძის გარდატეხის ინდექსი მეტია სწრაფი ღერძის გარდატეხის ინდექსზე, პოლარიზაციის შემანარჩუნებელ ბოჭკოზე დაწერილ ბადეს აქვს ორი განსხვავებული ცენტრალური ტალღის სიგრძე. ხაზოვანი პოლარიზებული ბოჭკოვანი ლაზერის რეზონანსული ღრუ, როგორც წესი, შედგება ორი პოლარიზაციის შემანარჩუნებელი ბადისგან. დაბალი არეკვლის ბადის და მაღალი არეკვლის ბადის ტალღის სიგრძეები სწრაფ და ნელ ღერძებზე შესაბამისად შეესაბამება ერთმანეთს. როდესაც პოლარიზაციის შემანარჩუნებელი ბადის არეკვლის გამტარობა საკმარისად ვიწროა, სწრაფი და ნელი ღერძის მიმართულებებში გადაცემის სპექტრები შეიძლება გამოიყოს და ორივე ტალღის სიგრძე შეიძლება ვიბრირდეს რეზონანსულ ღრუში. პოლარიზაციის შემანარჩუნებელი ბადის ორმაგი ტალღის სიგრძის რხევის პრინციპის თანახმად, ექსპერიმენტში, ამის მისაღწევად შესაძლებელია პარალელური შედუღების მეთოდის გამოყენება. შედუღების დროს, ორი ბადის პოლარიზაციის შემანარჩუნებელი ღერძები გასწორებულია. ამ გზით, მაღალი არეკვლის ბადის ორი გადაცემის პიკი შეესაბამება დაბალი არეკვლის ბადის პიკს და ამგვარად შესაძლებელია ორმაგი ტალღის სიგრძის ლაზერული გამომავალი სიგნალის მიღება.

ლაზერული პოლარიზაციის შემანარჩუნებელ რეალურ სისტემებში, წრფივი დახრილობა წრფივად პოლარიზებული ლაზერების გამომავალი მახასიათებლების შესაფასებლად მნიშვნელოვანი ინდიკატორია. როგორც წესი, მაღალი არეკვლის მქონე ბადის პერიოდი უფრო მეტია, ვიდრე დაბალი არეკვლის მქონე ბადის. მაღალი PER მნიშვნელობის მქონე წრფივად პოლარიზებული ლაზერის მისაღებად, მხოლოდ ერთი პოლარიზაციის პიკი უნდა ვიბრირებდეს. როდესაც დაბალი არეკვლის მქონე ბადის სწრაფი ღერძი მაღალი არეკვლის მქონე ბადის ნელი ღერძის გასწვრივაა, დაბალი არეკვლის მქონე ბადის სწრაფი ღერძის მიმართულებით ცენტრალური ტალღის სიგრძე შეესაბამება მაღალი არეკვლის მქონე ბადის ნელი ღერძის მიმართულებით არსებულ ტალღის სიგრძეს, მაშინ როდესაც დაბალი არეკვლის მქონე ბადის ნელი ღერძის მიმართულებით გადაცემის პიკი არ შეესაბამება მაღალი არეკვლის მქონე ბადის სწრაფი ღერძის მიმართულებით გადაცემის პიკს. ამ გზით, ერთი გადაცემის პიკის ვიბრირებაა შესაძლებელი. ანალოგიურად, როდესაც დაბალი არეკვლის მქონე ბადის ნელი ღერძი მაღალი არეკვლის მქონე ბადის სწრაფი ღერძის გასწვრივაა, დაბალი არეკვლის მქონე ბადის ნელი ღერძის ცენტრალური ტალღის სიგრძე შეესაბამება მაღალი არეკვლის მქონე ბადის სწრაფი ღერძის ტალღის სიგრძეს, ხოლო დაბალი არეკვლის მქონე ბადის სწრაფი ღერძის გამტარობის პიკი არ შეესაბამება მაღალი არეკვლის მქონე ბადის ნელი ღერძის ტალღის სიგრძეს. ამ გზით, ერთი გამტარობის პიკის ვიბრაციაც შესაძლებელია. ზემოთ ჩამოთვლილი ორივე მეთოდით შესაძლებელია წრფივად პოლარიზებული ლაზერული გამომავალი სიგნალის მიღწევა. პოლარიზაციის შემანარჩუნებელი ბადის ერთტალღოვანი წრფივად პოლარიზებული ლაზერული რხევის პრინციპის თანახმად, ექსპერიმენტში მის მისაღწევად შესაძლებელია ორთოგონალური სპლაისინგის მეთოდის გამოყენება. როდესაც მაღალი არეკვლის ბადისა და დაბალი არეკვლის ბადის პოლარიზაციის შემანარჩუნებელი ღერძების შეერთების კუთხე 90°-ია, მაღალი არეკვლის ბადის ნელი ღერძის მიმართულებით გადაცემის პიკი შეესაბამება დაბალი არეკვლის ბადის სწრაფი ღერძის მიმართულებით გადაცემის პიკს და ამგვარად, შესაძლებელია ერთტალღოვანი ხაზოვანი პოლარიზებული ბოჭკოვანი ლაზერის გამომავალი სიგნალის რეალიზება.