Conhecimento profissional

Amplificador de fibra do oscilador mestre

2022-07-20
O amplificador de fibra do oscilador principal (MOFA, MOPFA ou MOPA de fibra) é diferente do amplificador de potência do oscilador principal (MOPA), o que significa que o amplificador de potência no sistema é um amplificador de fibra. Os últimos são geralmente amplificadores de revestimento bombeados de alta potência, comumente produzidos com fibras dopadas com itérbio.
As vantagens deste amplificador de potência baseado em fibra são:
Alta potência de saída, alta eficiência de energia;
O refrigerador é mais simples;
Alta qualidade do feixe, muitas vezes próximo ao limite de difração;

O ganho pode chegar a dezenas de dB. E muitos amplificadores bulk, especialmente com alta potência média de saída, têm ganho muito baixo.


Figura 1: Esquema MOPA de um núcleo de bomba de estágio único. Para maior potência, um segundo amplificador de fibra de revestimento duplo precisa ser adicionado. Diodos de laser de semente podem trabalhar no domínio pulsado


No entanto, o uso de fibras ópticas também apresenta algumas desvantagens:
Devido à existência de vários efeitos não lineares nas fibras, é difícil obter alta potência de pico e energia de pulso em sistemas pulsados. Por exemplo, para dispositivos de fibra óptica, energias de alguns milijoules já são altas em sistemas pulsados ​​de nanossegundos, e lasers em massa podem fornecer energias ainda maiores. Em sistemas de frequência única, o espalhamento Brillouin estimulado pode limitar bastante a potência de saída.
Devido ao seu alto ganho, os amplificadores de fibra são particularmente sensíveis a retrorreflexões. Quando a potência é muito alta, é difícil resolver esse problema com isoladores de Faraday.
O estado de polarização é geralmente instável, a menos que sejam usadas fibras de manutenção de polarização.
É vantajoso empregar diodos laser comutados por ganho como lasers de semente em MOPAs de fibra. Este dispositivo pode ser comparado a lasers Q-switched, por exemplo, em aplicações no mercado de laser. Parte dessa vantagem reside na flexibilidade da forma de saída: não apenas a taxa de repetição do pulso, mas também o comprimento e a forma do pulso e, claro, a energia do pulso podem ser ajustadas.
Uma questão a ser considerada em MOFAs é a potência de saturação, que é baixa mesmo em uma fibra biclada de grande área de modo em relação à potência de saída usual. Portanto, a extração de energia pode ser tão eficiente quanto os lasers de fibra, mesmo em potências de semente relativamente baixas.

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