Bộ khuếch đại sợi quang công suất cao là thiết bị dựa trên phương tiện truyền thông sợi quang để thực hiện khuếch đại công suất tín hiệu quang. Công suất đầu ra thường đạt mức watt trở lên. Nó được sử dụng rộng rãi trong gia công laser, truyền thông quang học, LiDAR và các lĩnh vực khác.
Bộ khuếch đại sợi quang công suất cao chủ yếu dựa trên công nghệ khuếch đại dao động chính của nguồn hạt giống (MOPA), sử dụng laser rắn hoặc sợi có chất lượng chùm cao, công suất nhỏ làm nguồn hạt giống và sợi bọc kép là bộ khuếch đại. Bằng cách ghép các tín hiệu vào lõi sợi, các sợi được rút ra vào lớp phủ bên trong sợi, được hấp thụ bởi các ion doping trong quá trình truyền dẫn sợi, tạo ra sự đảo ngược số lượng hạt để đạt được lợi ích. Khi ánh sáng tín hiệu đi qua lõi, các hạt ở trạng thái kích thích tạo ra bức xạ kích thích dưới tác động của ánh sáng tín hiệu ngoại lai, bức xạ này chồng lên ánh sáng tín hiệu ngoại lai và được khuếch đại, thu được đầu ra laser khuếch đại công suất cao và chất lượng chùm tia tốt.
Nguyên tắc hoạt động
Sử dụng sợi pha tạp đất hiếm (chẳng hạn như sợi pha tạp rhodium, sợi pha tạp rhodium) làm phương tiện tăng cường, năng lượng được bơm vào sợi bằng nguồn ánh sáng bơm (chủ yếu là laser bán dẫn), cho phép các ion pha tạp chuyển từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích.
Các ion trạng thái kích thích được kích thích bởi ánh sáng tín hiệu tới để tạo ra bức xạ kích thích, giải phóng các photon có cùng tần số và pha với ánh sáng tín hiệu, để đạt được khuếch đại công suất ánh sáng tín hiệu.
Được trang bị bộ cách ly ánh sáng, bộ ghép quang và các thành phần khác để tránh nhiễu ánh sáng phản xạ và đảm bảo quá trình khuếch đại ổn định.
Cấu trúc cốt lõi
Nguồn hạt giống: Tín hiệu ánh sáng ban đầu cung cấp chất lượng chùm tia cao, công suất nhỏ và là điểm khởi đầu của quá trình khuếch đại.
Nguồn bơm: Cung cấp năng lượng cho quá trình khuếch đại, thường với diode laser công suất cao.
Gain Media Fiber: sử dụng cấu trúc sợi bọc đôi, trong lõi sợi pha tạp các ion đất hiếm (như rhodium, rhodium, v.v.), là khu vực cốt lõi để khuếch đại tín hiệu.
Bộ cách ly ánh sáng: Ngăn chặn ánh sáng bức xạ tự phát ngược (ASE) được tạo ra trong hệ thống khuếch đại xâm nhập vào nguồn hạt giống, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của nó.
Hệ thống ghép nối: Ánh sáng tín hiệu và ánh sáng bơm được ghép riêng vào lõi sợi và lớp phủ bên trong để đảm bảo truyền tải và khuếch đại ánh sáng hiệu quả.