Odborné znalosti

Vláknový zosilňovač hlavného oscilátora

2022-07-20
Vláknový zosilňovač hlavného oscilátora (MOFA, MOPFA alebo vláknový MOPA) sa líši od hlavného zosilňovača výkonu oscilátora (MOPA), čo znamená, že výkonový zosilňovač v systéme je vláknový zosilňovač. Posledne menované sú zvyčajne vysokovýkonné čerpacie zosilňovače plášťa, bežne vyrábané s použitím vlákien dopovaných ytterbiom.
Výhody tohto zosilňovača na báze vlákien sú:
Vysoký výstupný výkon, vysoká energetická účinnosť;
Chladič je jednoduchší;
Kvalita vysokého lúča, často blízka limitu difrakcie;

Zisk môže dosahovať až desiatky dB. A mnohé hromadné zosilňovače, najmä s vysokým priemerným výstupným výkonom, majú veľmi nízky zisk.


Obrázok 1: Schéma MOPA jadra jednostupňového čerpadla. Pre vyšší výkon je potrebné pridať druhý dvojplášťový vláknový zosilňovač. Seed laserové diódy môžu pracovať v pulznej doméne


Použitie optických vlákien má však aj niektoré nevýhody:
Kvôli existencii rôznych nelineárnych efektov vlákien je ťažké získať vysoký špičkový výkon a pulznú energiu v pulzných systémoch. Napríklad pre zariadenia s optickými vláknami sú energie niekoľkých milijoulov už vysoké v nanosekundových impulzných systémoch a hromadné lasery môžu dodávať ešte vyššie energie. V jednofrekvenčných systémoch môže stimulovaný Brillouinov rozptyl značne obmedziť výstupný výkon.
Vďaka vysokému zisku sú vláknové zosilňovače obzvlášť citlivé na spätné odrazy. Keď je výkon veľmi vysoký, je ťažké vyriešiť tento problém s Faradayovými izolátormi.
Polarizačný stav je zvyčajne nestabilný, pokiaľ sa nepoužijú vlákna udržiavajúce polarizáciu.
Je výhodné použiť laserové diódy s prepínaním zisku ako zárodočné lasery vo vláknových MOPA. Toto zariadenie možno v aplikáciách na trhu s lasermi porovnať napríklad s Q-switched lasermi. Časť tejto výhody spočíva vo flexibilite výstupnej formy: je možné nastaviť nielen frekvenciu opakovania impulzov, ale aj dĺžku a tvar impulzu a samozrejme energiu impulzu.
Problémom, ktorý treba zvážiť pri MOFA, je saturačný výkon, ktorý je nízky dokonca aj vo veľkej oblasti s dvojitým plášťom v porovnaní s obvyklým výstupným výkonom. Preto môže byť extrakcia energie rovnako účinná ako vláknové lasery, dokonca aj pri relatívne nízkych výkonoch semien.

X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept