ES2329206B1 - Aparato y metodo para la obtencion de pulsos cortos de luz laser mediante bloqueo pasivo de modos por saturacion de ganancia cruzada entre polarizaciones ortogonales. - Google Patents
Aparato y metodo para la obtencion de pulsos cortos de luz laser mediante bloqueo pasivo de modos por saturacion de ganancia cruzada entre polarizaciones ortogonales. Download PDFInfo
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Abstract
Aparato y método para la obtención de pulsos
cortos de luz láser mediante bloqueo pasivo de modos por saturación
de ganancia cruzada entre polarizaciones ortogonales.
Describe un nuevo sistema capaz de producir
pulsos cortos de luz láser mediante bloqueo pasivo de modos sin
necesidad de utilizar sistemas que introduzcan pérdidas saturables
en el dispositivo. La frecuencia de repetición es fácilmente
sintonizable y permite, además, el bloqueo a un armónico de la
frecuencia fundamental.
Description
Aparato y método para la obtención de pulsos
cortos de luz láser mediante bloqueo pasivo de modos por saturación
de ganancia cruzada entre polarizaciones ortogonales.
La presente invención describe un nuevo sistema
capaz de producir pulsos cortos de luz láser mediante bloqueo
pasivo de modos sin necesidad de utilizar sistemas que introduzcan
pérdidas saturables en el dispositivo. La frecuencia de repetición
es fácilmente sintonizable y permite, además, el bloqueo a un
armónico de la frecuencia fundamental.
En el campo de la tecnología láser, la obtención
de pulsos láser cortos e intensos constituye en la actualidad uno
de los retos más interesantes debido a la gran cantidad de
aplicaciones que posee en ámbitos tan variados como la
espectroscopia, procesado de materiales, así como en
telecomunicaciones (cf. E. A. Avrutin y col. IEE Proc.-Optoelectron,
vol. 147, pp. 251, 2000).
En general, la emisión de un dispositivo láser
puede ser mono-modal o multi-modal
dependiendo de las características de la cavidad óptica y el
acoplamiento no lineal de la luz dentro del medio activo.
En condiciones especiales es posible la emisión
de pulsos cortos e intensos mediante técnicas de bloqueo de modos.
Este fenómeno es un caso particular de emisión
multi-modal caracterizada por tener una relación de
fase fija entre los modos longitudinales de la cavidad láser. Este
mecanismo da lugar a la generación de pulsos de luz láser cortos e
intensos caracterizados por que su frecuencia de repetición está
directamente relacionada con el tiempo de ida y vuelta de la luz en
la cavidad resonante, y que la anchura temporal de los pulsos está
relacionada con el número de modos bloqueados. La capacidad para
producir pulsos más cortos queda limitado por la anchura espectral
de la curva de ganancia del láser y por la irregularidad en el
espaciado entre modos.
En la actualidad existen dos métodos de generar
bloqueo de modos; el bloqueo de modos activo y el bloqueo de modos
pasivo.
El bloqueo de modos activo consiste en la
modulación externa de uno de los parámetros del láser. Para ello se
emplea una modulación externa cuya frecuencia, en adelante fm,
puede ser la fundamental, un armónico o un
sub-armónico de \Deltav, fm=\Deltav, n\Deltav,
\Deltav/n siendo n un número entero. Esta modulación fija la fase
de los modos adyacentes dando lugar a un estado con bloqueo de
modos (cf. H. A. Haus y col., IEEE J. Selected Topics Quantum
Electron, vol. 6, pp. 1173, 2000).
Entre las técnicas empleadas para conseguir el
bloqueo de modos activo se encuentra:
- 1.
- Modulación de la ganancia por medio de la modulación de la corriente eléctrica en diodos láser.
- 2.
- Modulación de la amplitud utilizando moduladores electro-ópticos o acusto-ópticos.
- 3.
- Modulación de fase.
Uno de los mayores inconvenientes del bloqueo de
modos activo es que necesita una modulación externa precisa. Con
los métodos electrónicos actuales es difícil alcanzar frecuencias
de repetición a multi-GHz, lo que ha provocado que
las técnicas ópticas activas hayan recibido una especial atención.
En estos sistemas, un láser externo inyecta pulsos ópticos que se
propagan dentro del medio activo del láser provocando el bloqueo de
modos (cf.Y. J. Wen y col. IEEE J. Quantum Electrón, vol. 37, pp.
1183, 2001).
La supresión de ganancia causada por la
inyección del pulso produce una modulación de la ganancia, tal y
como lo hace la modulación de la corriente, pero permitiendo
frecuencias de repetición más rápidas (cf. G. R. Lin y col. Opt.
Express, vol. 13, pp. 1008, 2005). No obstante, y aún teniendo en
cuenta las ventajas de esta técnica, la necesidad de una fuente
externa para generar pulsos complica y encarece el sistema.
Por este motivo el bloqueo pasivo es ampliamente
utilizado para obtener pulsos ópticos cortos de frecuencia de
repetición elevada y con niveles de ruido bajos. El bloqueo de
modos pasivo se obtiene mediante la combinación de dos elementos,
un amplificador láser el cual aporta ganancia y un absorbente
saturable, que actúa como un obturador (cf.H. A. Haus, IEEE J.
Quantum Electron, vol. 11, pp. 736, 1975). El absorbente saturable
es un elemento no lineal que induce auto modulación de la luz a
frecuencia más rápida que la que sería posible por cualquier tipo de
modulación activa. El modo en el que el absorbente saturable
favorece la generación de pulsos puede ser entendido en términos de
un principio de mínima ganancia. El absorbente saturable induce
bloqueo pasivo de modo ya que los pulsos pueden saturar más
fácilmente el absorbente, por lo que la emisión continua es
discriminada por sus mayores pérdidas ópticas. Así se puede forzar
a que la anchura del pulso inicial sea estrechada en sucesivos
viajes de la luz láser dentro de la cavidad resonante. De esta
forma la anchura final del pulso de luz láser emitido es un balance
entre el acortamiento impuesto por el absorbente, y el
ensanchamiento debido a la dispersión.
\global\parskip0.930000\baselineskip
Para obtener bloqueo pasivo de modos estable es
necesario abrir alrededor del pulso una ventana estrecha de
ganancia neta que impida que el sistema se auto inicie en el
intervalo de tiempo comprendido entre dos pulsos consecutivos y que
las pérdidas no saturadas superen la ganancia. Además el bloqueo
pasivo de modos con absorbentes saturables lentos requieren dos
condiciones adicionales:
- i)
- la absorción debe recuperarse más rápidamente que la ganancia
- ii)
- el absorbente tiene que ser más fácilmente saturable que el amplificador.
Por todo esto la construcción de absorbentes
saturables con tiempos de recuperación mas rápidos que unos pocos
pico-segundos encuentra serias dificultades
tecnológicas, lo que ha motivado el desarrollo de los denominados
absorbentes saturables artificiales. Este tipo de sistemas está
caracterizado por pérdidas ópticas que pueden responder de forma
ultrarrápida o instantánea a cambios de la intensidad. Entre las
técnicas que emplean estos sistemas cabe destacar: bloqueo de modos
por adición de pulsos; rotación no lineal de la polarización, en
adelante NLPR; y bloqueo de modos mediante lente por efecto Kerr
(cf. E. P. Ippen, Appl. Phys. B, vol. 58, pp.159, 1994).
En el campo de los láseres de semiconductor, la
polarización de la luz ha sido recientemente utilizada para el
bloqueo de modos mediante NLPR (cf. X. Yang y col Opt. Express,
vol. 12, pp. 2248, 2004), así como para la generación
de ondas milimétricas (cf. S. Pajarola y col., IEEE Trans. Microwave Theory and Techn, vol. 47, pp.1234, 1999).
de ondas milimétricas (cf. S. Pajarola y col., IEEE Trans. Microwave Theory and Techn, vol. 47, pp.1234, 1999).
Entre los láseres semiconductores, los
dispositivos de cavidad externa vertical de emisión superficial, en
adelante VECSEL, son una alternativa interesante a los láseres de
emisión lateral en aplicaciones de alta potencia, conversión de
frecuencia y en aplicaciones de bloqueo de modos (cf. A. C. Tropper
y col., J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 37, pp.75, 2004).
Inicialmente los VECSEL con bloqueo de modos
activo usaban dispositivos bombeados ópticamente, en los que el
bloqueo de modo se obtenía mediante bombeo sincronizado (cf. W.
Jiang y col., Appl. Phys. Lett., vol. 60, pp. 677, 1992). Por otra
parte el bloqueo pasivo era obtenido mediante espejos
semiconductores absorbentes saturables (cf. U. Keller, y col., IEEE
J. Selected Topics Quantum Electron., vol. 2, pp. 435, 1996).
Estos sistemas generaban pulsos de
pico-segundos con potencias de salida de hasta 200
mW (cf. S. Hoogland, y col., IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 12,
pp. 1135, 2000). Estudios posteriores permitieron obtener pulsos
inferiores a pico-segundos mediante técnicas de
control de la dispersión.
La simetría circular de los láseres de cavidad
vertical y emisión superficial, en adelante VCSEL, introduce una
débil selectividad entre la emisión de la luz a lo largo de los dos
ejes preferenciales, que son definidos por la débil anisotropía de
la cavidad. Por esta razón los dispositivos basados en VCSEL ofrecen
un excelente marco de trabajo para el uso de la polarización en
aplicaciones tecnológicas. Aunque la polarización ha sido empleada
para conmutación óptica, no ha sido aún utilizada para el bloqueo
de modos (cf. A. C. Tropper y col., J. Phys. D: Appl. Phys., vol.
37, pp. 75, 2004).
Por ello en esta invención se presenta un
novedoso sistema que emplea la polarización de la luz como sistema
para generar bloqueo de modos pasivo, no siendo necesario el uso de
complicados espejos semiconductores absorbentes saturables ni otro
tipo de elementos saturables, lo que permite obtener un sistema más
sencillo y barato capaz de producir pulsos de luz láser cortos e
intensos cuya frecuencia puede ser fácilmente sintonizable.
En un primer aspecto, la presente invención se
refiere a un método (en adelante método de la invención) capaz de
generar bloqueo pasivo de modos en dispositivos láser mediante la
interacción no lineal entre dos haces con polarizaciones
ortogonales que experimentan dentro del medio activo modulación por
ganancia cruzada, siendo una de estas polarizaciones una copia de
la luz láser polarizada generada por el dispositivo láser que ha
sido previamente rotada, retardada e introducida en la cavidad
resonante mediante un sistema de realimentación.
En un segundo aspecto, la presente invención se
refiere a un aparato (en adelante aparato de la invención) capaz de
llevar a cabo el método de la invención que comprende:
- i)
- Un sistema láser que comprende:
- a)
- Un medio activo, capaz de amplificar las dos componentes de polarización
- b)
- Un sistema resonante que contienen un divisor de luz polarizante, que permite la generación de luz láser con una determinada polarización siendo la otra expulsada de la cavidad y que nunca llega a alcanzar el umbral láser y
- ii)
- Un segmento de realimentación que envía parte de la luz emitida por el láser dentro del sistema resonante después de ser rotada y retardada que comprende;
- a)
- Un divisor de luz no polarizante
\global\parskip1.000000\baselineskip
- b)
- Espejos reflectantes alineados que redireccionan parte de la luz emitida hacia el medio láser
- c)
- Un aislante óptico, que asegura la operación unidireccional del segmento de realimentación.
- d)
- Una lámina de media onda que rota el estado de polarización de la luz.
\vskip1.000000\baselineskip
En un tercer aspecto de la presente invención se
refiere al aparato de la invención cuyo diseño está basado en al
menos un anillo de fibra óptica que comprende:
- i)
- Un primer anillo de fibra óptica que comprende:
- a)
- Un medio activo
- b)
- Un divisor de luz polarizante
- c)
- Un filtro de paso de banda
- d)
- Un aislante óptico
- e)
- Un controlador de la polarización
- ii)
- Un sistema de realimentación de fibra óptica acoplado al anillo principal que comprende:
- a)
- Un controlador de la polarización
Las características de la siguiente invención
serán mejor entendidas en la descripción de la invención en conexión
con las figuras. Debe entenderse que las figuras tienen sólo el
propósito de ilustrar y describir, no siendo por ello entendidas
como una definición de los límites de la presente invención.
La Figura 1 muestra un esquema genérico de un
sistema de bloqueo de modos pasivo por modulación cruzada de
ganancia entre polarizaciones ortogonales, dónde 1 son los espejos
reflectantes, 2 es el medio activo, 3 es el divisor de luz
polarizante, 4 es un divisor de luz no polarizante, 5 es el
aislante óptico y 6 es la lámina de media onda.
La Figura 2 muestra el diseño del sistema de
bloqueo pasivo de modos por modulación cruzada de ganancia entre
polarizaciones ortogonales en un láser del tipo VCSEL, en el que el
sistema de realimentación está fuera de la cavidad láser; donde 1
son los espejos reflectantes, 3 es el divisor de luz polarizante, 4
es un divisor de luz no polarizante, 5 es el aislante óptico y 6 es
la lámina de media onda. 7 es un colimador, 8 es un espejo
parcialmente reflectante y 9 es un láser del tipo VCSEL.
La Figura 3, muestra el diseño del sistema de
bloqueo pasivo de modos por modulación cruzada de ganancia entre
polarizaciones ortogonales en un láser dónde el sistema de
realimentación se encuentra dentro de la cavidad del láser; dónde 1
son los espejos reflectantes, 3 es el divisor de luz polarizante, 4
es un divisor de luz no polarizante, 5 es el aislante óptico y 6 es
la lámina de media onda. 7 es un colimador, y 10 es un Amplificador
Óptico de Cavidad Vertical de Emisión por Superficie, en adelante
VCSOA.
La Figura 4, muestra un esquema de un láser con
bloqueo pasivo de modos por modulación cruzada de ganancia entre
polarizaciones ortogonales con un segmento de realimentación dentro
de la cavidad y cuya longitud de onda de emisión es sintonizable;
dónde 1 son los espejos reflectantes, 3 es el divisor de luz
polarizada, 4 es un divisor de luz no polarizada, 5 es el aislante
óptico y 6 es la lámina de media onda. 7 es un colimador, 10 un
amplificador óptico VCSOA y 11 es un red de difracción que permite
ajustar la longitud de onda de emisión del dispositivo.
La Figura 5 muestra un esquema de un láser
semiconductor en anillo con bloqueo de modos pasivo, dónde 3 es el
divisor de luz polarizante, 5 es un asilante óptico, 12 es un
amplificador óptico semiconductor, 13 es un filtro de paso de
banda, 14 es un divisor de haz en "Y", 15 son controladores de
la polarización y 16 es una fibra óptica.
La Figura 6 muestra para el sistema de la figura
2; a) la señal en función del tiempo de las componentes de
polarización "X" e "Y" de la luz láser en línea sólida y
línea punteada respectivamente. b) Espectro óptico de la componente
"X". c) Evolución de la inversión de población (proporcional a
la ganancia).
La Figura 7 representa, para el sistema de la
figura 2, un diagrama de bifurcación (máximos y mínimos de la
intensidad de las componentes "X" e "Y") en función del
tiempo de viaje en el segmento de realimentación, t2.
La Figura 8 muestra, para el sistema de la
figura 3, la intensidad de la señal de ambas polarizaciones, cuando
aumenta el tiempo de retardo de la reinyección t2. Aquí se enseña
el bloqueo de modos a armónicos. La frecuencia de repetición
utilizada es 1 GHz, a) t2 = 2.0tl, b) t2 = 2.1t1, c) t2 = 2.2t1, d)
t2 = 2.3t1, e) t2 = 2.4t1, f) t2 = 2.5t1, g) t2 = 2.6t1, h) t2 =
2.7t1, i) t2 = 2.8t1, j) t2 = 2.9t1.
La Figura 9 muestra, para el sistema de la
figura 3, los pulsos láser a frecuencias de repetición de 10 GHz
(Fig. 3a) y 20 GHz (Fig. 3c), obtenidos de un sistema basado en un
láser VCSOA con reflectividad del espejo de 75% en configuración de
cavidad externa, los diagramas b) y d) muestran las funciones de
autocorrelacion correspondientes.
Los siguientes ejemplos y figuras sirven para
ilustrar pero no limitan la presente invención.
El diseño del aparato mostrado en la figura 1
permite obtener pulsos de luz láser mediante bloqueo de modos
pasivo por modulación cruzada de ganancia entre haces con
polarizaciones ortogonales que puede ser ajustado en frecuencia de
repetición. Dicho aparato se fundamenta en la capacidad del láser
en generar un haz de luz láser de carácter
multi-modo longitudinal.
En este dispositivo el medio activo recibe
realimentación en ambas polarizaciones, "x" e "y", siendo
esta última, una copia con diferente amplitud de la polarización
"x" que ha sido reinyectada después de ser rotada en
polarización y retardada en tiempo.
El medio activo (2) proporciona la ganancia en
ambas polarizaciones con un dicroísmo despreciable, no obstante el
divisor de luz polarizante (3) induce un fuerte dicroísmo a la
radiación lo que determina la polarización del láser en la
componente "x".
En ausencia del sistema de realimentación de luz
láser rotada y retardada, el dispositivo láser no emite un tren
regular de pulsos ópticos. Sin embargo la presencia del sistema de
reinyección añade una modulación extra a la ganancia. Así la
polarización ortogonal reinyectada actúa como un sistema efectivo
para producir pulsos. Aunque el láser podría emitir luz con
polarización "x", parte de la salida es reinyectada con
polarización ortogonal después de haber sido retardada
convenientemente. De esta forma cuando la luz llega al medio activo
la polarización ortogonal disminuye la ganancia a través del
fenómeno de modulación cruzada de ganancia. De esta forma la
reinyección apropiada de la luz láser no permite sostener un
régimen de emisión continua en la polarización "x" apareciendo
por esto emisión pulsada.
En el bloqueo de modos pasivo con absorbentes
saturables, se abre una ventana de ganancia neta alrededor del
pulso gracias a los diferentes tiempos de recuperación de la
ganancia y la absorción. En el presente dispositivo, el sistema
resonante del láser define el período fundamental de repetición
(t1) mientras que el sistema de reinyección establece un retardo
(t2), siendo la diferencia entre ambos tiempos,
\Deltat=(t1-t2) la que controla la ventana de
ganancia neta.
En el ejemplo correspondiente a la configuración
descrita en la Figura 2, un láser VCSEL (9) produce un haz láser
pulsado a una longitud de onda de 980 nm. Una de las polarizaciones
de la luz emitida, en el esquema la componente "y" de la
polarización, es eliminada del sistema resonante por medio del
divisor de luz polarizante (3) sin que ésta logre alcanzar el umbral
de emisión láser. De esta forma, sólo se produce emisión láser
linealmente polarizada en la componente "x", la cuál escapa de
la cavidad óptica a través del espejo (8). Parte de esta emisión es
posteriormente dirigida hacia un sistema de realimentación mediante
un espejo semireflectante (4). El haz láser linealmente polarizado
es dirigido hacia el sistema de realimentación, alineado mediante
el uso de espejos reflectantes (1), hacia un aislante óptico (5)
que consiste en un rotador de Faraday que se encuentra entre dos
polarizadores cuyos ejes de transmisión están orientados 45º el uno
del otro. Este aislante óptico (5) asegura la unidireccionalidad
del segmento de realimentación. Después de hacer pasar la luz láser
linealmente polarizada por el aislante óptico (5), ésta atraviesa
una lámina de media onda (6) que la convierte al estado de
polarización "y", siendo tras esto la luz realimentada en el
medio activo. En los ejemplos ilustrados en las figuras 6 y 7, la
frecuencia de repetición de pulsos es 1 GHz (t1 = 1ns). En la
figura 6a, el empleo de tiempos de desfase en la realimentación de
la luz láser (t2) iguales a 1.2(t1) da lugar a trenes de
pulsos cortos de 30 ps. La componente "x" de la emisión muestra
que los pulsos de luz láser emitidos aparecen en conexión con una
emisión multi-modal, tal y como se puede observar
en la figura 6b. Los diferentes picos en el espectro óptico del
campo están separados por aproximadamente 1/t1 tal y como es
característico del bloqueo de modos. La anchura espectral de la
emisión láser así obtenida es de 15 GHz, valor que se ajusta al
ancho de banda óptico disponible, y que indica que la duración de
los pulsos generados está limitada por este último factor. El
estudio de la inversión de población en el medio activo, figura 6c,
muestra que la llegada de un pulso con polarización "x" induce
una reducción en la población. Esto se corresponde con un estadio
rápido que dura aproximadamente la duración del pulso. Este estadio
es seguido por una recuperación lenta la cual es interrumpida por
la llegada del haz láser con polarización ortogonal después de un
tiempo \Deltat. Esto causa otra reducción de la población hacia
su valor mínimo, y desde aquí la inversión de población exhibe un
segundo estadio de recuperación lenta de duración
t1-\Deltat, hasta la llegada del próximo pulso
láser con polarización "x". Este proceso se repite cada
periodo t1. Por esto la selección de \Deltat juega un papel
decisivo en la obtención de un bloqueo de modos estable. En la
figura 7 se muestra un diagrama de bifurcación mostrando las
intensidades máximas y mínimas de ambas polarizaciones en función
del incremento del tiempo de retardo de la reinyección t2. Para
cada t2 fijo, un único punto en el diagrama representa emisión
continua, dos puntos indican un régimen de operación estable y más
de dos puntos establecen un régimen quasi-periódico.
Para esta selección particular de los parámetros, el sistema opera
de modo continuo cuando t1=t2, para cualquier intensidad de la
reinyección. Cuando t2 aumenta, el régimen continuo se vuelve
inestable y aparece una oscilación de la amplitud de la luz emitida
cuya amplitud crece con t2, y así se obtienen pulsos con alto ratio
de extinción sobre un amplio intervalo de t2. Esta región define
una anchura de resonancia y un tiempo de reinyección óptimo para el
cuál se consigue la mayor potencia de salida y el pulso más corto.
Valores mayores de t2 producen ventanas de pulsos irregulares, así
la estructura general consiste en un bloqueo de modos en los
intervalos que definen las resonancias, que cualitativamente se
repiten cada t2\approxn\cdott1 siendo n un número entero. Esta
figura provee un escenario característico cuando se cambia el
tiempo de retardo a una intensidad de reinyección fija.
A pesar de la simplicidad de este sistema, el
cuál restringe la anchura espectral de la emisión a unos pocos GHz,
dicho sistema permite generar por bloqueo de modos pulsos estables
tan cortos como 30 ps a una frecuencia de repetición de unos
cuantos GHz.
Mediante el aumento de la anchura de banda
óptica del sistema es posible obtener pulsos de anchuras más
estrechas. Esta situación, descrita esquemáticamente en la figura
3, puede ser obtenida utilizando un amplificador óptico VCSOA cuyo
espejo superior tenga una reflectividad moderada. Ello permite,
además, la inclusión del segmento de realimentación dentro de la
cavidad láser, con lo que se puede dirigir mayor potencia al
segmento de realimentación tal y como se muestra en la figura 3. En
este diseño, el haz de luz emitido por el VCSOA (10) es colimado por
una lente (7), dicho haz es posteriormente polarizado por la acción
del divisor de luz polarizante (3), parte de la luz láser
polarizada que se ha generado es dividida por medio de un divisor
de luz (4) que se encuentra dentro del sistema resonante, y que
dirige el haz láser dividido hacia un conjunto de espejos (1)
alineados con un aislante óptico (5) que envía la luz hacia una
lámina de media onda (6) que rota la polarización de la luz láser y
la dirige hacia el medio activo. En este sistema el espejo (1) del
sistema resonante tiene una reflectividad del 100% ya que la salida
del pulso láser se realiza a través de una desviación tomada del
divisor de luz (4). La figura 8 muestra el resultado de este
sistema cuando se incrementa el tiempo de retardo en la
realimentación desde 2\cdott1 hasta 3\cdott.1, siendo por otra
parte la frecuencia de repetición fundamental de 1 GHz (t1 = 1 ns).
Cuando t2 supera 2\cdott1 aparecen pulsos por bloqueo de modos
pasivo estable a 1 GHz. Sin embargo, valores mayores de t2 producen
un régimen de operación inestable. Esta inestabilidad está seguida
por ventanas de bloqueo de modos estable pero a armónicos. Esto
permite obtener como resultado el bloqueo de modos del segundo,
tercer y sexto armónicos, (figuras g, i, j respectivamente) dado
que 2, 3 o 6 pulsos circulan en la cavidad resonante por viaje de
ida y vuelta. La figura 9 demuestra que el sistema puede generar
pulsos de 10 ps de duración a frecuencias de repetición de 10 GHz y
20 GHz.
En un tercer montaje, la sustitución de un
espejo del sistema resonante por una red de difracción (11) permite
ajustar la longitud de onda del pulso láser de salida del
dispositivo tal y como se ilustra en la figura 4. En este caso lo
más conveniente es utilizar un amplificador óptico VCSOA (10) a fin
de aumentar el rango óptico de amplificación. Este dispositivo
funciona de forma análoga al sistema del ejemplo 2, donde la red de
difracción (11) actúa como un espejo selectivo en la longitud de
onda de emisión.
El siguiente ejemplo presenta un sistema robusto
apropiado para aplicaciones a longitudes de onda de 1550 nm, capaz
de ser integrado en dispositivos planos y que está caracterizado
por ser un anillo láser semiconductor con bloqueo de modos tal y
como se ilustra en la figura 5. Este sistema comprende un
amplificador óptico semiconductor, en adelante SOA, como fuente
(12), que dirige la luz hacia un divisor de haz polarizante (3) el
cual divide el haz de salida del amplificador óptico semiconductor
(12), en dos polarizaciones (x, y) de las cuales una de ellas es
eliminada fuera del sistema resonante y se toma como salida,
mientras que la otra polarización es dirigida hacia un filtro de
paso de banda (13) que selecciona la longitud de onda de la luz que
va a realimentar el amplificador óptico semiconductor (12),
actuando así como un elemento limitador de la anchura de banda.
El elemento (13) tiene que ser no reflejante
para garantizar la unidireccionalidad operacional del dispositivo.
Desde este punto la luz es dirigida hacia un aislante óptico (5) y
de aquí a un divisor de haz en forma de Y (14), el cual divide el
haz en dos ramas, una de estas ramas forma parte del sistema
resonante, mientras que la otra forma parte del segmento de
realimentación. Debido a que este segundo segmento presenta
diferente longitud, introduce un tiempo de retraso en la luz que
realimenta el sistema resonante. Además el sistema presenta un
controlador de la polarización en cada uno de los segmentos que
proporciona polarizaciones ortogonales a la salida y que aseguran
que la polarización que realimenta el sistema óptico semiconductor
(12) esté correctamente alineada.
Claims (8)
1. Método para la generación de pulsos de luz
láser mediante bloqueo pasivo de modos por fenómenos de saturación
cruzada de ganancia entre haces con polarizaciones ortogonales,
donde uno de estos haces es una copia de la luz láser polarizada
generada por el dispositivo láser que ha sido previamente rotada,
retardada e introducida en la cavidad resonante mediante un sistema
de realimentación.
2. Aparato láser capaz de llevar a cabo el
método según la reivindicación 1, que comprende:
- i)
- Un láser que comprende:
- a)
- Un medio activo
- b)
- Un sistema resonante formado por al menos un espejo y un divisor de luz polarizante.
- c)
- Un divisor de luz que se encuentra fuera del sistema resonante y
- ii)
- Un segmento de realimentación que comprende:
- a)
- Al menos dos espejos reflectantes alineados
- c)
- Un aislante óptico.
- d)
- Una lámina de media onda.
3. Aparato láser según la reivindicación 2,
donde el medio activo es un láser VCSEL.
4. Aparato láser según la reivindicación 2,
donde el medio activo es un Amplificador Óptico VCSOA.
5. Aparato láser según cualquiera de las
reivindicaciones 3 o 4, donde el divisor del haz no polarizante se
encuentra incluido en el sistema resonante.
6. Aparato láser según cualquiera de las
reivindicaciones 3, 4 y 5, donde al menos uno de los espejos de la
cavidad resonante ha sido sustituido por una red de difracción.
7. Aparato láser capaz de llevar a cabo el
método de la reivindicación 1, cuya estructura esta basada en al
menos un anillo de fibra óptica que comprende:
- i)
- Un primer anillo de fibra óptica que comprende:
- a)
- Un medio activo
- b)
- Un divisor de luz polarizante
- c)
- Un filtro de paso de banda
- d)
- Un aislante óptico y
- e)
- Un controlador de la polarización y
- ii)
- Un sistema de realimentación de fibra óptica acoplado al anillo principal que comprende:
- a)
- Un controlador de la polarización.
8. Aparato láser según la reivindicación
anterior en el que el medio activo es un amplificador óptico de
semiconductor (SOA).
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200601134A ES2329206B1 (es) | 2006-05-04 | 2006-05-04 | Aparato y metodo para la obtencion de pulsos cortos de luz laser mediante bloqueo pasivo de modos por saturacion de ganancia cruzada entre polarizaciones ortogonales. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200601134A ES2329206B1 (es) | 2006-05-04 | 2006-05-04 | Aparato y metodo para la obtencion de pulsos cortos de luz laser mediante bloqueo pasivo de modos por saturacion de ganancia cruzada entre polarizaciones ortogonales. |
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|---|---|
| ES2329206A1 ES2329206A1 (es) | 2009-11-23 |
| ES2329206B1 true ES2329206B1 (es) | 2010-08-30 |
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ID=41264011
Family Applications (1)
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| ES200601134A Active ES2329206B1 (es) | 2006-05-04 | 2006-05-04 | Aparato y metodo para la obtencion de pulsos cortos de luz laser mediante bloqueo pasivo de modos por saturacion de ganancia cruzada entre polarizaciones ortogonales. |
Country Status (1)
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|---|---|
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-
2006
- 2006-05-04 ES ES200601134A patent/ES2329206B1/es active Active
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
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| COUDERC. V; GUY, O.; ROISSÉ, E. & BARTHÉLÉMY, A.: "{}Modelockin of CW Nd:YAG laser using nonlinear polarisation evolution in type II frequency doubling crystal"{}, ELECTRONICS LETTERS, 02.04.1998, Vol. 34, N$^{o}$ 7, IEE STEVENAGE, GB, páginas 672-673, ISSN 0013-5194. * |
| HOROWITZ, M. & SILBERBERG, Y.: "{}Noiselike generation in erbium- doped fiber lasers due to nonlinear polarizarion rotation in birefringent fibers"{}, Technical Digest Summaries of papers presented at the Conference on Lasers and Electro-Optics Conference Edition. 1998 Technical Digest Series, Vol. 6, 1998, página 495, ISBN 1-55752-339-0. * |
| OKHOTNIKOV, O. & SALCEDO, J.: "{}Self-starting passively modelocked fibre laser exploiting polarisation evolution in MQW waveguide"{}, ELECTRONICS LETTERS, 18.08.1994, Vol. 30, N$^{o}$17, IEE STEVENAGE, GB, páginas 1.421-1.422, ISSN 0013-5194. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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