പൂർണ്ണ ഫൈബർ MOPA ഘടനയുള്ള ഉയർന്ന പവർ പൾസ്ഡ് ലേസർ

ഉയർന്ന പവർ പൾസ്ഡ് ലേസർപൂർണ്ണമായും ഫൈബർ MOPA ഘടനയുള്ളത്

ഫൈബർ ലേസറുകളുടെ പ്രധാന ഘടനാപരമായ തരങ്ങളിൽ സിംഗിൾ റെസൊണേറ്റർ, ബീം കോമ്പിനേഷൻ, മാസ്റ്റർ ഓസിലേറ്റിംഗ് പവർ ആംപ്ലിഫയർ (MOPA) ഘടനകൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. അവയിൽ, ഉയർന്ന പ്രകടനം കൈവരിക്കാനുള്ള കഴിവ് കാരണം MOPA ഘടന നിലവിലെ ഗവേഷണ കേന്ദ്രങ്ങളിൽ ഒന്നായി മാറിയിരിക്കുന്നു.പൾസ്ഡ് ലേസർക്രമീകരിക്കാവുന്ന പൾസ് വീതിയും ആവർത്തന ആവൃത്തിയും ഉള്ള ഔട്ട്‌പുട്ട് (പൾസ് വീതിയും ആവർത്തന ആവൃത്തിയും എന്ന് വിളിക്കുന്നു).

MOPA ലേസറിന്റെ പ്രവർത്തന തത്വം ഇപ്രകാരമാണ്: പ്രധാന ഓസിലേറ്റർ (MO) ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ഒരു വിത്ത് സ്രോതസ്സാണ്.സെമികണ്ടക്ടർ ലേസർഇത് ഡയറക്ട് പൾസ് മോഡുലേഷൻ വഴി ക്രമീകരിക്കാവുന്ന പാരാമീറ്ററുകളുള്ള സീഡ് സിഗ്നൽ ലൈറ്റ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഫീൽഡ് പ്രോഗ്രാം ചെയ്യാവുന്ന ഗേറ്റ് അറേ (FPGA) മെയിൻ കൺട്രോൾ, ക്രമീകരിക്കാവുന്ന പാരാമീറ്ററുകളുള്ള പൾസ് കറന്റ് സിഗ്നലുകളെ ഔട്ട്‌പുട്ട് ചെയ്യുന്നു, ഇവ ഡ്രൈവ് സർക്യൂട്ട് വഴി നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് സീഡ് സോഴ്‌സ് പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നതിനും സീഡ് ലൈറ്റിന്റെ പ്രാരംഭ മോഡുലേഷൻ പൂർത്തിയാക്കുന്നതിനും സഹായിക്കുന്നു. FPGA മെയിൻ കൺട്രോൾ ബോർഡിൽ നിന്ന് നിയന്ത്രണ നിർദ്ദേശങ്ങൾ ലഭിച്ച ശേഷം, പമ്പ് സോഴ്‌സ് ഡ്രൈവ് സർക്യൂട്ട് പമ്പ് ലൈറ്റ് സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനായി പമ്പ് സോഴ്‌സ് ആരംഭിക്കുന്നു. ബീം സ്പ്ലിറ്റർ സീഡ് ലൈറ്റും പമ്പ് ലൈറ്റും ബന്ധിപ്പിച്ച ശേഷം, അവ യഥാക്രമം രണ്ട്-ഘട്ട ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ മൊഡ്യൂളിലെ Yb3+ -ഡോപ്ഡ് ഡബിൾ-ക്ലാഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിലേക്ക് (YDDCF) കുത്തിവയ്ക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, Yb3+ അയോണുകൾ പമ്പ് ലൈറ്റിന്റെ ഊർജ്ജം ആഗിരണം ചെയ്ത് ഒരു പോപ്പുലേഷൻ ഇൻവേർഷൻ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ ഉണ്ടാക്കുന്നു. തുടർന്ന്, യാത്രാ തരംഗ ആംപ്ലിഫിക്കേഷന്റെയും ഉത്തേജിത എമിഷന്റെയും തത്വങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, സീഡ് സിഗ്നൽ ലൈറ്റ് രണ്ട്-ഘട്ട ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ മൊഡ്യൂളിൽ ഉയർന്ന പവർ ഗെയിൻ കൈവരിക്കുന്നു, ഒടുവിൽ ഉയർന്ന പവർ ഔട്ട്‌പുട്ട് ചെയ്യുന്നു.നാനോ സെക്കൻഡ് പൾസ്ഡ് ലേസർപീക്ക് പവറിലെ വർദ്ധനവ് കാരണം, ഗെയിൻ ക്ലാമ്പിംഗ് പ്രഭാവം കാരണം ആംപ്ലിഫൈഡ് പൾസ് സിഗ്നലിന് പൾസ് വീതി കംപ്രഷൻ അനുഭവപ്പെടാം. പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങളിൽ, ഔട്ട്‌പുട്ട് പവർ കൂടുതൽ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും കാര്യക്ഷമത നേടുന്നതിനും മൾട്ടി-സ്റ്റേജ് ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ ഘടനകൾ പലപ്പോഴും സ്വീകരിക്കാറുണ്ട്.

MOPA ലേസർ സർക്യൂട്ട് സിസ്റ്റത്തിൽ ഒരു FPGA മെയിൻ കൺട്രോൾ ബോർഡ്, ഒരു പമ്പ് സോഴ്‌സ്, ഒരു സീഡ് സോഴ്‌സ്, ഒരു ഡ്രൈവർ സർക്യൂട്ട് ബോർഡ്, ഒരു ആംപ്ലിഫയർ മുതലായവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ക്രമീകരിക്കാവുന്ന തരംഗരൂപങ്ങൾ, പൾസ് വീതികൾ (5 മുതൽ 200ns വരെ), ആവർത്തന നിരക്കുകൾ (30 മുതൽ 900kHz വരെ) എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് പൾസ് ഇലക്ട്രിക്കൽ സിഗ്നലുകൾ സൃഷ്ടിച്ചുകൊണ്ട് ക്രമീകരിക്കാവുന്ന പാരാമീറ്ററുകൾ ഉപയോഗിച്ച് MW-ലെവൽ അസംസ്കൃത വിത്ത് പ്രകാശ പൾസുകൾ ഔട്ട്‌പുട്ട് ചെയ്യാൻ FPGA മെയിൻ കൺട്രോൾ ബോർഡ് സീഡ് സോഴ്‌സിനെ നയിക്കുന്നു. ഈ സിഗ്നൽ പ്രീആംപ്ലിഫയറും മെയിൻ ആംപ്ലിഫയറും ചേർന്ന രണ്ട്-ഘട്ട ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ മൊഡ്യൂളിലേക്ക് ഐസൊലേറ്റർ വഴി ഇൻപുട്ട് ചെയ്യുന്നു, ഒടുവിൽ കോളിമേഷൻ ഫംഗ്ഷനോടുകൂടിയ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഐസൊലേറ്റർ വഴി ഉയർന്ന ഊർജ്ജ ഷോർട്ട്-പൾസ് ലേസർ ഔട്ട്‌പുട്ട് ചെയ്യുന്നു. തത്സമയം ഔട്ട്‌പുട്ട് പവർ നിരീക്ഷിക്കുന്നതിനും FPGA മെയിൻ കൺട്രോൾ ബോർഡിലേക്ക് തിരികെ നൽകുന്നതിനും സീഡ് സോഴ്‌സിൽ ഒരു ആന്തരിക ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർ സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. പമ്പ് സോഴ്‌സുകൾ 1, 2, 3 എന്നിവയുടെ ഓപ്പണിംഗ്, ക്ലോസിംഗ് പ്രവർത്തനങ്ങൾ നേടുന്നതിന് പ്രധാന നിയന്ത്രണ ബോർഡ് പമ്പ് ഡ്രൈവ് സർക്യൂട്ടുകൾ 1 ഉം 2 ഉം നിയന്ത്രിക്കുന്നു.ഫോട്ടോഡിറ്റക്ടർസിഗ്നൽ ലൈറ്റ് ഔട്ട്പുട്ട് കണ്ടെത്തുന്നതിൽ പരാജയപ്പെടുമ്പോൾ, സീഡ് ലൈറ്റ് ഇൻപുട്ടിന്റെ അഭാവം മൂലം YDDCF-നും ഒപ്റ്റിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾക്കും കേടുപാടുകൾ സംഭവിക്കുന്നത് തടയാൻ പ്രധാന നിയന്ത്രണ ബോർഡ് പമ്പ് ഉറവിടം ഓഫ് ചെയ്യും.

MOPA ലേസർ ഒപ്റ്റിക്കൽ പാത്ത് സിസ്റ്റം ഒരു പൂർണ്ണ-ഫൈബർ ഘടന സ്വീകരിക്കുന്നു, അതിൽ ഒരു പ്രധാന ഓസിലേഷൻ മൊഡ്യൂളും രണ്ട്-ഘട്ട ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ മൊഡ്യൂളും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. പ്രധാന ഓസിലേഷൻ മൊഡ്യൂൾ 1064nm കേന്ദ്ര തരംഗദൈർഘ്യവും 3nm ലൈൻവിഡ്ത്തും 400mW പരമാവധി തുടർച്ചയായ ഔട്ട്‌പുട്ട് പവറും ഉള്ള ഒരു സെമികണ്ടക്ടർ ലേസർ ഡയോഡ് (LD) സീഡ് സ്രോതസ്സായി എടുക്കുന്നു, കൂടാതെ 99%@1063.94nm പ്രതിഫലനക്ഷമതയും 3.5nm ലൈൻവിഡ്ത്തും ഉള്ള ഒരു ഫൈബർ ബ്രാഗ് ഗ്രേറ്റിംഗുമായി (FBG) സംയോജിപ്പിച്ച് ഒരു തരംഗദൈർഘ്യ തിരഞ്ഞെടുക്കൽ സംവിധാനം രൂപപ്പെടുത്തുന്നു. 2-ഘട്ട ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ മൊഡ്യൂൾ ഒരു റിവേഴ്സ് പമ്പ് ഡിസൈൻ സ്വീകരിക്കുന്നു, കൂടാതെ 8 ഉം 30μm ഉം കോർ വ്യാസമുള്ള YDDCF യഥാക്രമം ഗെയിൻ മീഡിയയായി ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. അനുബന്ധ കോട്ടിംഗ് പമ്പ് അബ്സോർപ്ഷൻ ഗുണകങ്ങൾ യഥാക്രമം 1.0 ഉം 2.1dB/m @915nm ഉം ആണ്.