欢迎访问黑龙江门户资讯网!
旅游景点,美食佳肴,天气预报,房产楼市,地图百科,生活品质,观光景点,黑龙江门户资讯网
当前位置:网站首页 > 产业动态 > 正文

超快光纤激光技术:限制分脉冲放大(DPA)技术的多种因素

作者:admin发布时间:2020-09-08分类:产业动态浏览:7评论:0


导读:原题目:极快光纤线激光设备:限定分脉冲变大(DPA)技术性的多种多样要素下列文章内容来自微波常,创作者陈润植、邢宇婷微波常极快电...
原题目:极快光纤线激光设备:限定分脉冲变大(DPA)技术性的多种多样要素

下列文章内容来自微波常 ,创作者陈润植、邢宇婷

微波常

极快电子光学互动平台。

为了更好地得到毫焦数量级的脉冲动能和多个吉瓦的最高值输出功率,掺镱光纤线变大系统软件一般 应用巨大模场直徑(MFD)的增益光纤线并融合啁啾脉冲变大(CPA)技术性。进一步提高脉冲动能和最高值输出功率取决于近几年来发展趋势的相关合成技术性。

分脉冲变大(Divided-pulse amplification, DPA)是一种常见的相关合成技术性:在DPA系统软件中,根据在变大前将原始脉冲等分为频域上分离出来的子脉冲串,以减少脉冲在变大时的最高值输出功率;子脉冲串历经变大以后再次合成为一个脉冲。DPA的相关合成效率关键遭受三层面的限定:(1)增益饱和状态造成 子脉冲间的强度差别;(2)离散系统效用将子脉冲间的强度差别转换为相位差差别;(3)器件缺点。文中详细介绍的几篇参考文献均对啁啾脉冲-分脉冲变大系统软件(CPA-DPA)开展了详尽的有限元分析,并关键科学研究了合成效率与增益饱和状态的关联。

图1 (a) Sagnac型DPA设备和 (b) 双通DPA设备的平面图

超快光纤激光技术:限制分脉冲放大(DPA)技术的多种因素

二零一三年,Marco Kienel等研究了二种CPA-DPA系统软件合成效率的影响因素[1]。第一种(图1a)是Sagnac设备,其脉冲在空间和时间上均被等分,双重根据增益光纤线变大后合成。第二种(图1b)是双通设备,等分的子脉冲编码序列往返2次根据增益光纤线变大并合成。图2显示信息了双通DPA设备的合成效率与增益饱和状态,离散系统强度和PBS饱和度的关联。图2(a,d), (b,e), (c,f)各自意味着分脉冲总数为2,4,8的状况。在其中,(a-c)相匹配理想化的PBS,而(d-f)相匹配饱和度有缺陷的PBS。图象横坐标为輸出动能Eout与饱和状态动能Esat的比率,意味着增益饱和状态效用的强度,纵坐标是单独子脉冲积累的较大B積分,定性分析系统软件的离散系统强度。

如图2(a)所显示,当不会有离散系统效用(Bmax = 0)时,仅增益饱和状态提高就可以导致双脉冲合成效率降低,由于增益饱和状态给与了两个子脉冲强度上的差别,造成 合成光的偏振态偏移,使脉冲在根据輸出端PBS时损害动能。而当离散系统效用存有时,强度有关的离散系统相移会把增益饱和状态导致的强度差别转换为相位差差别,巨大地危害合成的线偏振水平,进一步减少合成效率。除非是增益饱和状态太弱,两脉冲的强度差别小,即便Bmax非常大,两脉冲B積分差仍然并不大,合成效率仍保持较高质量。更分多脉冲总数(图2(b,c))与PBS缺点(图2(d-f))的状况总体与理想化PBS的双脉冲(图2(a))相近,仅仅合成效率更为比较敏感,由于数次合成提升了系统软件的复杂性,PBS缺点引进了大量不规律的子脉冲强度差。

展开全文

图2 双通DPA系统软件中总合成效率与增益饱和状态,离散系统强度,PBS缺点的关联

超快光纤激光技术:限制分脉冲放大(DPA)技术的多种因素

相比于双通设备,Sagnac设备的合成效率随所述物理学要素的变化趋势略有不同。当分脉冲总数为2时(图3(a)),两强度同样但正交和的子脉冲根据环路相背传送,历经完全一致的增益和离散系统相移,合成效率为100%。而在四个子脉冲的状况下(图3 (b)),Sagnac设备的合成效率亦远超双通的DPA系统软件。这是由于Sagnac设备构造对称性,4脉冲的第一次合成自始至终是极致的,降低的合成效率仅是第二次合成中两脉冲相位角引发合成线偏振度的减少。

当分脉冲总数提升至8时(图3(c)),合成效率才降至与双通系统软件相近的水准。除此之外,相比于双通的DPA系统软件,PBS缺点(图3(d-f))会毁坏Sagnac设备的对称,因此对合成效率有更比较严重的危害。

图3 Sagnac DPA系统软件中总合成效率与增益饱和状态,离散系统强度,PBS缺点的关联

超快光纤激光技术:限制分脉冲放大(DPA)技术的多种因素

除开所述物理学效用,也有一些别的的效用很有可能会减少合成效率,比如来源于Kramers-Krönig关联的相移,增益饱和状态对脉冲的整形美容功效,和分脉冲互相重叠造成 的交叉式相位差调配(XPM)。

因而,在2017年,F. GUICHARD等对CPA-DPA系统软件开展了更严苛且详尽的模拟仿真,测算了包含XPM、增益饱和状态与K-K关联的藕合离散系统薛定谔方程[2]。创作者所考虑到的是如图16所显示的双通掺镱CPA-DPA系统软件。上边一部分的合成器件与分脉冲器件的主要参数维持完全一致,为处于被动系统软件;下半一部分的合成器件与分脉冲器件的主要参数可单独调整,但需根据扫描仪较大功率以明确合成器件的主要参数,为积极系统软件。

图16 处于被动与积极的双通CPA-DPA系统软件

超快光纤激光技术:限制分脉冲放大(DPA)技术的多种因素

具备两个子脉冲的处于被动DPA系统软件的合成效率仿真模拟結果如图所示5所显示。理论上,因为增益饱和状态的危害,第一子脉冲的增益高过第二子脉冲,輸出时,强度的差别会稍微减少合成效率。而自相位差调配(SPM)和K-K相移又会将两脉冲的强度差转换为相距,进一步导致合成效率的减少。为了更好地区别这种效用中间的奉献,创作者最先探讨了不一样离散系统强度的仿真模拟結果:将键入脉冲展宽至500 ps(绿线)或2 ns(红杠),相匹配每一个子脉冲的均值B積分各自为12 rad和3 rad(E / Esat = 1时),在輸出动能贴近饱和状态动能,增益饱和状态效用提高时,很显著离散系统强的状况(绿线)合成效率降低得迅速。次之,从忽视K-K关联后再仿真模拟的結果得知(虚线),SPM是两脉冲相距的关键推动者,K-K关联对合成效率的减少只占一小部分。

图5具备两个子脉冲的处于被动DPA系统软件的合成效率与增益饱和状态的关联

超快光纤激光技术:限制分脉冲放大(DPA)技术的多种因素

创作者还尝试根据转动分脉冲器件与合成器件的半波片视角来更改子脉冲变大前的动能分派,以赔偿增益饱和状态造成 的强度差别。仿真模拟結果如图所示5绿线所显示,创作者取得成功的提升了合成效率并显示信息了每一个輸出动能相匹配转动的最好视角。它清晰地说明,调整半波片是将合理相关合成地区扩展至放大仪饱和状态动能以外的合理方式。

图6展现了分脉冲总数为4的DPA系统软件的仿真模拟結果。在其中的绿线,红杠,绿线各自相匹配高离散系统强度,低离散系统强度和无离散系统效用三种状况。虚线意味着处于被动DPA系统软件,而实线意味着积极DPA系统软件。全部曲线图所意味着的合成效率早已根据转动半波片的视角尽量地提升了。绿线和红杠的趋势分析与图5相近,再度表明离散系统越强,增益饱和状态对合成效率的危害越大。

特别注意的是,在輸出动能的值贴近饱和状态动能四倍的状况下(每一个子脉冲动能都和饱和状态动能非常),虽然沒有SPM和KK关联引进子脉冲间的相距,合成效率也会因过强的增益饱和状态而明显减少,且处于被动DPA系统软件不可以赔偿这类由纯碎强度失调造成 的低合成效率(图6翠绿色虚线)。可是,强度差别造成的合成效率减少能够 根据积极的DPA系统软件极致处理(图6翠绿色实线):先单独调整键入端半波片视角,使键入脉冲分成动能前低后高的子脉冲编码序列,以赔偿增益饱和状态给变大后子脉冲产生的动能差,那样得到的相同力度的变大子脉冲,再根据单独调整輸出端半波片的视角来极致合成,进而造成非常高的合成效率。除此之外,提升分脉冲总数也是提升合成效率的常见方式,其不但能减少每一个子脉冲的最高值输出功率,进而减少离散系统的强度,还能够变弱增益饱和状态对脉冲导致的危害。

图6 具备4个子脉冲的处于被动和积极DPA系统软件的合成效率与增益饱和状态的关联

超快光纤激光技术:限制分脉冲放大(DPA)技术的多种因素

总的来说,几篇文章内容均根据仿真模拟叙述了增益饱和状态危害DPA合成的体制,为试验中观查到的贴近饱和状态动能时的合成效率降低出示了靠谱的表述与处理的计划方案。尽管几篇文章内容均明确提出了选用积极DPA设计方案,提升分脉冲总数的优化方法,但因为当今系统软件欠缺对每一个子脉冲强度和相位差的操纵方式,随意放缩分脉冲总数并不行得通。将来能够 考虑到应用回应充足快的电/光控解调器这类的元器件来操纵每一个子脉冲的强度和相位差,以处理此难题。

以往精彩纷呈:

极快光纤线激光设备之七:根据四阶散射的极快光纤线激光器

论文参考文献:

[1] Marco Kienel, Arno Klenke, Tino Eidam, Martin Baumgartl, Cesar Jauregui, Jens Limpert, and Andreas Tünnermann, "Analysis of passively combined divided-pulse amplification as an energy-scaling concept," Opt. Express 21, 29031-29042 (2013)

[2] F. Guichard, L. Lavenu, M. Hanna, Y. Zaouter, and P. Georges, "Coherent combining efficiency in strongly saturated divided-pulse amplification systems," Opt. Express 24, 25329-25336 (2016)

标签:分脉效率脉冲系统强度技术激光光纤装置缺陷知识科普子脉冲子脉


欢迎 发表评论: