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Amplificador de fibra de oscilador maestro

2022-07-20
El amplificador de fibra del oscilador principal (MOFA, MOPFA o fibra MOPA) es diferente del amplificador de potencia del oscilador principal (MOPA), lo que significa que el amplificador de potencia del sistema es un amplificador de fibra. Estos últimos suelen ser amplificadores de revestimiento bombeados de alta potencia, comúnmente producidos con fibras dopadas con iterbio.
Las ventajas de este amplificador de potencia basado en fibra son:
Alta potencia de salida, alta eficiencia energética;
Cooler es más simple;
Haz de alta calidad, a menudo cerca del límite de difracción;

La ganancia puede ser tan alta como decenas de dB. Y muchos amplificadores a granel, especialmente con una potencia de salida promedio alta, tienen una ganancia muy baja.


Figura 1: esquema MOPA de un núcleo de bomba de una sola etapa. Para mayor potencia, se debe agregar un segundo amplificador de fibra de doble revestimiento. Los diodos láser semilla pueden funcionar en el dominio pulsado


Sin embargo, el uso de fibras ópticas también tiene algunas desventajas:
Debido a la existencia de varios efectos no lineales de fibra, es difícil obtener una potencia de pico alta y energía de pulso en sistemas pulsados. Por ejemplo, para los dispositivos de fibra óptica, las energías de unos pocos milijulios ya son altas en los sistemas de pulsos de nanosegundos, y los láseres a granel pueden proporcionar energías aún mayores. En los sistemas de frecuencia única, la dispersión de Brillouin estimulada puede limitar en gran medida la potencia de salida.
Debido a su alta ganancia, los amplificadores de fibra son particularmente sensibles a los reflejos de retorno. Cuando la potencia es muy alta, es difícil solucionar este problema con los aisladores de Faraday.
El estado de polarización suele ser inestable a menos que se utilicen fibras que mantienen la polarización.
Es ventajoso emplear diodos láser de ganancia conmutada como láseres semilla en los MOPA de fibra. Este dispositivo se puede comparar con los láseres Q-switched, por ejemplo, en aplicaciones en el mercado del láser. Parte de esta ventaja radica en la flexibilidad de la forma de salida: no solo se puede ajustar la frecuencia de repetición del pulso, sino también la duración y la forma del pulso y, por supuesto, la energía del pulso.
Una cuestión que debe tenerse en cuenta en los MOFA es la potencia de saturación, que es baja incluso en una fibra de doble revestimiento de área modal grande en relación con la potencia de salida habitual. Por lo tanto, la extracción de energía puede ser tan eficiente como los láseres de fibra, incluso con potencias iniciales relativamente bajas.

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