تصميم المسار البصري لأشعة الليزر النبضية المستطيلة

تصميم المسار البصري المستطيلالليزر النبضي

نظرة عامة على تصميم المسار البصري

ليزر ألياف رنانة ثنائية الطول الموجي مشبعة بالثوليوم تعتمد على بنية مرآة حلقية غير خطية للألياف، وتعتمد على نمط قفل سلبي.

2. وصف المسار البصري

السوليتون الرنان المشتت ثنائي الطول الموجي المطعّم بالثوليومليزر الأليافيعتمد تصميم هيكل تجويف على شكل الرقم "8" (الشكل 1).

الجزء الأيسر هو الحلقة الرئيسية أحادية الاتجاه، بينما الجزء الأيمن عبارة عن بنية مرآة حلقية غير خطية من الألياف الضوئية. تتضمن الحلقة أحادية الاتجاه اليسرى مُقسِّم حزمة، وليفًا ضوئيًا مُطعَّمًا بالثوليوم بطول 2.7 متر (SM-TDF-10P130-HE)، ومقرنًا للألياف الضوئية بنطاق 2 ميكرومتر بمعامل اقتران 90:10. كما تتضمن عازلًا واحدًا يعتمد على الاستقطاب (PDI)، ووحدتي تحكم في الاستقطاب (PC)، وليفًا للحفاظ على الاستقطاب بطول 0.41 متر (PMF). أما بنية المرآة الحلقية غير الخطية للألياف الضوئية على اليمين، فتتحقق من خلال اقتران الضوء من الحلقة أحادية الاتجاه اليسرى بها عبر مقرن ضوئي ذي بنية 2×2 بمعامل 90:10. وتتضمن هذه البنية ليفًا ضوئيًا بطول 75 مترًا (SMF-28e) ووحدة تحكم في الاستقطاب. يُستخدم ليف بصري أحادي النمط بطول 75 مترًا لتعزيز التأثير غير الخطي. ويُستخدم هنا مُقترن ألياف بصرية بنسبة 90:10 لزيادة فرق الطور غير الخطي بين الانتشار باتجاه عقارب الساعة وعكسها. يبلغ الطول الإجمالي لهذا الهيكل ثنائي الطول الموجي 89.5 مترًا. في هذا الإعداد التجريبي، يمر ضوء الضخ أولًا عبر مُجمِّع حزم ضوئية ليصل إلى وسط التضخيم، وهو ليف بصري مُطعَّم بالثوليوم. بعد الليف البصري المُطعَّم بالثوليوم، يتم توصيل مُقترن بنسبة 90:10 لتدوير 90% من الطاقة داخل التجويف وإخراج 10% منها. في الوقت نفسه، يتكون مرشح ليوت ثنائي الانكسار من ليف بصري حافظ للاستقطاب يقع بين مُتحكِّمَي استقطاب ومُستقطِب، والذي يؤدي دورًا في ترشيح الأطوال الموجية الطيفية.

3. المعرفة الأساسية

توجد حاليًا طريقتان أساسيتان لزيادة طاقة نبضات الليزر النبضي. تتمثل إحداهما في تقليل التأثيرات غير الخطية مباشرةً، بما في ذلك خفض ذروة قدرة النبضات عبر طرق مختلفة، مثل استخدام إدارة التشتت للنبضات الممتدة، والمذبذبات ذات التردد المتغير العملاق، وليزر النبضات المقسمة للشعاع، وما إلى ذلك. أما الطريقة الأخرى فتتمثل في البحث عن آليات جديدة قادرة على تحمل تراكم أكبر للطور غير الخطي، مثل التشابه الذاتي والنبضات المستطيلة. ويمكن للطريقة المذكورة أعلاه أن تُضخّم طاقة نبضات الليزر بنجاح.ليزر نابضتصل طاقتها إلى عشرات النانوجول. رنين السوليتون التبديدي (رنين السوليتون التبديدي: DSR) هو آلية لتكوين نبضات مستطيلة، اقترحها لأول مرة ن. أحمدييف وآخرون عام 2008. تتميز نبضات رنين السوليتون التبديدي بأنه، مع الحفاظ على ثبات السعة، يزداد عرض النبضة وطاقة النبضة المستطيلة غير المنقسمة بشكل مطرد مع زيادة قدرة الضخ. وهذا، إلى حد ما، يتجاوز قيود نظرية السوليتون التقليدية على طاقة النبضة الواحدة. يمكن تحقيق رنين السوليتون التبديدي من خلال بناء امتصاص مشبع وامتصاص مشبع عكسي، مثل تأثير دوران الاستقطاب غير الخطي (NPR) وتأثير مرآة الحلقة الليفية غير الخطية (NOLM). تستند معظم التقارير حول توليد نبضات رنين السوليتون التبديدي إلى آليتي قفل الأنماط هاتين.