Odborné znalosti

Vláknový zesilovač hlavního oscilátoru

2022-07-20
Vláknový zesilovač hlavního oscilátoru (MOFA, MOPFA nebo vlákno MOPA) se liší od výkonového zesilovače hlavního oscilátoru (MOPA), což znamená, že výkonový zesilovač v systému je vláknový zesilovač. Posledně jmenované jsou obvykle vysoce výkonné zesilovače s čerpaným pláštěm, běžně vyráběné s použitím vláken dotovaných ytterbiem.
Výhody tohoto výkonového zesilovače na bázi vlákna jsou:
Vysoký výstupní výkon, vysoká energetická účinnost;
Chladič je jednodušší;
Kvalita vysokého paprsku, často blízká meze difrakce;

Zisk může dosahovat až desítek dB. A mnoho hromadných zesilovačů, zejména s vysokým průměrným výstupním výkonem, má velmi nízký zisk.


Obrázek 1: Schéma MOPA jádra jednostupňového čerpadla. Pro vyšší výkon je potřeba přidat druhý dvouplášťový vláknový zesilovač. Seed laserové diody mohou pracovat v pulzní doméně


Použití optických vláken má však také některé nevýhody:
Kvůli existenci různých vláken nelineárních efektů je obtížné získat vysoký špičkový výkon a energii pulzu v pulzních systémech. Například u zařízení s optickými vlákny jsou energie několika milijoulů již vysoké v nanosekundových pulzních systémech a hromadné lasery mohou dodávat ještě vyšší energie. V jednofrekvenčních systémech může stimulovaný Brillouinův rozptyl značně omezit výstupní výkon.
Díky vysokému zisku jsou vláknové zesilovače zvláště citlivé na zpětné odrazy. Když je výkon velmi vysoký, je obtížné vyřešit tento problém s Faradayovými izolátory.
Polarizační stav je obvykle nestabilní, pokud nejsou použita vlákna udržující polarizaci.
Je výhodné použít laserové diody s přepínáním zisku jako zárodečné lasery ve vláknových MOPA. Toto zařízení lze v aplikacích na trhu s lasery přirovnat například k Q-switched laserům. Část této výhody spočívá ve flexibilitě výstupní formy: lze nastavit nejen frekvenci opakování pulzu, ale také délku a tvar pulzu a samozřejmě energii pulzu.
Problémem, který je třeba u MOFA zvážit, je saturační výkon, který je nízký i ve dvouplášťovaném vláknu s velkou oblastí režimu vzhledem k obvyklému výstupnímu výkonu. Extrakce energie proto může být stejně účinná jako vláknové lasery, a to i při relativně nízkých výkonech semene.

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