Анализ структуры MOPA

I. Принцип

Структура усилителя мощности задающего генератора (MOPA) представляет собой лазерную конструкцию, используемую для генерации мощного лазерного излучения.

II. Устройства и функции

1. Источник сигнала: Источником слабого сигнала в структуре MOPA, обычно называемым затравочным источником, может быть оптоволокно, полупроводник, твердотельный прибор и т. д. Его основная функция — формирование сигнала стимулированного излучения.

2. Делитель луча: Делитель луча в данном решении разделяет сигнал от источника на луч в соотношении 99:1 или 99,5:0,5. Этот маломощный луч принимается фотодетектором +③.

3. Фотодетектор: Основная функция этого детектора: защита оптического тракта. Если детектор не обнаруживает затравочный сигнал, он подает сигнал обратно в схемы накачки всех последующих источников накачки, отключая их питание. Это защищает двунаправленный тракт передачи от спонтанного лазерного излучения при отсутствии затравочного света. Конечно, разные лазерные системы выполняют разные функции. Для импульсных оптических трактов он также может служить выходом синхронизации. Для лидара он может использоваться в качестве сигнала гетеродина и т.д.

4. Маломощный изолятор+: изолирует обратный свет, генерируемый последующим усилением.

5. Модовый преобразователь+: поскольку источник сигнала обычно выходит через одномодовое волокно, характеристики волокна обычно составляют 6/125 мкм 0,12 NA (в зависимости от длины волны, а не от абсолютной). Последующее усиливающее волокно представляет собой активное волокно с большой сердцевиной. Как правило, волокна с большой сердцевиной поддерживают небольшое значение NA (чтобы обеспечить малое нормализованное значение V и поддерживать передачу лазера в маломодовом режиме). Поскольку сигнальный свет, попадающий в волокно с малой NA из волокна с большой NA, вызывает рассогласование мод (потерю мощности), для уменьшения потерь мощности используется модовый преобразователь, или, точнее, согласователь мод. Принцип действия обычно заключается в сужении волокна. 

6. Сумматор пучков (1+1)*1: накачивает свет накачки в активное волокно с большой сердцевиной, достигая инверсии ионной населённости в активном волокне.

7. Полосовой фильтр+. Новички могут не до конца понимать функцию этой функции. Он в первую очередь отфильтровывает спонтанное излучение, отличное от сигнального, или, другими словами, отфильтровывает нежелательный свет. Например, если ваш сигнальный свет имеет частоту 1018, а спонтанное излучение возникает на частоте 1030, то, если его не отфильтровать, спектр излучения 1030 будет выше, чем 1018, поэтому последующее усиление будет в основном сосредоточено на лазере с частотой 1030. Конечно, также возможно, что сигнальный свет имеет частоту 1530, а спонтанное излучение возникает на частоте 1560, и так далее. Другой вариант — подавление уширения спектра.

8. Изолятор средней мощности+: Эта функция аналогична изолятору малой мощности, за исключением того, что кристалл можно заменить на кристалл TGG, который может работать с большей мощностью. 9. Мультиплексор с разделением по длине волны+: Это лишь предположение. Я подозреваю, что он используется для ввода индикаторного света в сердечник оптоволокна для обеспечения коаксиального выхода индикаторного света и лазера. Конечно, лазер, подключенный к WDM 9, вероятно, представляет собой одномодовый полупроводниковый лазер с волоконным выходом, например, 638/520/650, обычно используемый в качестве индикаторного света. Объединитель лучей 10(N+1)*1 выполняет ту же функцию, что и объединитель ⑥, описанный выше, но может работать с более высокой мощностью и принимать более мощные сигналы накачки.

11. Разделитель: Разделяет лазерный луч, как правило, в соотношении 99,9:0,1 или 99,99:0,01. Его основная функция — контроль выходной мощности. Некоторые также выполняют функции синхронизированных выходов, а некоторые даже контролируют длину волны лазера для синхронизации частоты.

12. Изолятор со свободным выходом: Как следует из названия, он обеспечивает как выход, так и изоляцию.