RU162919U1 - Компактный кольцевой эрбиевый волоконный лазер с синхронизацией мод на основе световода с высокой нелинейностью - Google Patents
Компактный кольцевой эрбиевый волоконный лазер с синхронизацией мод на основе световода с высокой нелинейностью Download PDFInfo
- Publication number
- RU162919U1 RU162919U1 RU2016108143/28U RU2016108143U RU162919U1 RU 162919 U1 RU162919 U1 RU 162919U1 RU 2016108143/28 U RU2016108143/28 U RU 2016108143/28U RU 2016108143 U RU2016108143 U RU 2016108143U RU 162919 U1 RU162919 U1 RU 162919U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- radiation
- optical
- laser
- dispersion
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06791—Fibre ring lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Кольцевой эрбиевый волоконный лазер с синхронизацией мод излучения, содержащий лазерный диод накачки и волоконный кольцевой резонатор с суммарной нормальной дисперсией, близкой к нулю, и состоящий из спектрально селективного волоконного ответвителя оптического излучения, вход накачки которого соединен с выходом лазерного диода источника накачки, сигнальный вход соединен с волоконно-оптический разветвителем излучения, а выход соединен с активным волоконным световодом, легированным ионами эрбия, с нормальной дисперсией, другой конец активного волоконного световода соединен с волоконным световодом с нормальной дисперсией, соединенным с контроллером поляризации оптического излучения, который соединен с изолятором-поляризатором оптического излучения, соединенным, в свою очередь, со вторым контролером поляризации излучения, который соединен с волоконным световодом с аномальной дисперсией и ступенчатым профилем показателя преломления, выход которого соединен с волоконно-оптическим разветвителем излучения, отличающийся тем, что в качестве волоконного световода с нормальной дисперсией использован высоконелинейный волоконный световод со ступенчатым профилем показателя преломления, а в качестве настраиваемого фильтра ультракоротких импульсов использован компактный изолятор-поляризатор оптического излучения и два контроллера поляризации излучения, установленные с двух сторон от указанного компактного изолятора-поляризатора.
Description
Область техники
Полезная модель относится к лазерной технике, в частности к волоконным лазерам, генерирующим оптическое излучение на длине волны 1,58 мкм в виде сверхкоротких световых импульсов с большой пиковой мощностью. Лазеры подобного типа обладают высокой энергией лазерного импульса, что является необходимым во многих приложениях лазерной техники, например, таких как обработка материалов, передача данных и для медицинских применений.
Уровень техники
Известно множество устройств, предназначенных для получения генерации на длине волны 1,58 мкм и основанных на принципе синхронизации мод излучения в волоконных лазерах (например, патент РФ на полезную модель №138626, опубл. 20.03.2014; патент РФ на полезную модель №119531, опубл. 20.08.2012; патент РФ на полезную модель №119946, опубл. 27.08.2012; патент РФ на полезную модель №124061, опубл. 10.01.2013; патент РФ на полезную модель №137427, опубл. 10.02.2014; патент РФ на полезную модель №139786, опубл. 20.04.2014).
Например, известен волоконный лазер с синхронизации мод излучения за счет эффекта нелинейной эволюции поляризации излучения в оптоволокне (патент РФ на полезную модель №138626, опубл. 20.03.2014). Режим синхронизации мод реализуется настройкой контроллеров поляризации оптического излучения, присутствующих в резонаторе волоконного лазера, с контролем стабильности синхронизации мод на выходе лазерного резонатора с помощью радиочастотного анализатора спектра.
Недостатками данного технического решения является то, что пиковая мощность в лазерном импульсе ограничена из-за значительной длины резонатора, необходимой для эффективной селекции ультракоротких импульсов за счет эффекта нелинейной эволюции поляризации излучения в оптоволокне. Еще одним недостатком подобного решения можно считать громоздкость предложенной лазерной установки из-за необходимости иметь внешний контроль лазерного излучения.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого устройства можно признать волоконный лазер с синхронизацией мод излучения, описанный в работе: J. Boguslawski, J. Sotor, G. Sobon, and K.M. Abramski, "80 fs passively mode-locked Er-doped fiber laser," Laser Physics 25, 065104 (2015). В схеме прототипа волоконный лазер с синхронизацией мод излучения состоит из источника накачки и волоконного кольцевого резонатора с суммарной нормальной дисперсией, близкой к нулю, включающего волоконный модуль спектрального сведения оптического излучения, вход накачки которого соединен с выходом источником накачки, сигнальный выход соединен с активным волоконным световодом, другой конец активного волоконного световода соединен с модулем волоконно-оптического разветвителя, который соединен с контроллером поляризации, который, в свою очередь, соединен с волоконным световодом с нормальной дисперсией и ступенчатым профилем показателя преломления. Другой конец волоконного световода с нормальной дисперсией и ступенчатым профилем показателя преломления соединен с модулем поляризационного изолятора оптического излучения, состоящего из изолятора и волоконного ответвителя оптического излучения с поддержкой поляризации. Поляризационный контроллер оптического излучения обеспечивает запуск режима синхронизации мод излучения и управление параметрами режима синхронизации мод.
Однако в прототипе неконтролируемая настройка контроллера поляризации может приводить к реализации нестабильных режимов генерации, характеризующихся внутриимпульсными флуктуациями интенсивности и фазы светового поля, а также к генерации групп импульсов. Описанные эффекты приводят к уменьшению энергии импульсов и их пиковой мощности.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в получении энергетических характеристик и энергии импульсов, выходящих из лазера, значительно превышающих аналогичные характеристики устройства прототипа.
Указанный технический результат достигается тем, что кольцевой эрбиевый волоконный лазер с синхронизацией мод излучения содержит лазерный диод накачки и волоконный кольцевой резонатор с суммарной нормальной дисперсией близкой к нулю и состоит из спектрально селективного волоконного ответвителя оптического излучения, вход накачки которого соединен с выходом лазерного диода источника накачки, сигнальный вход соединен с волоконно-оптический разветвителем излучения, а выход модуля соединен с активным волоконным световодом, легированным ионами эрбия, с нормальной дисперсией. Другой конец активного волоконного световода соединен с волоконным световодом с нормальной дисперсией, соединенным с контроллером поляризации оптического излучения, который соединен с изолятором-поляризатором оптического излучения, соединенным, в свою очередь, со вторым контролером поляризации излучения, который соединен с волоконным световодом с аномальной дисперсией и ступенчатым профилем показателя преломления, выход которого соединен с волоконно-оптическим разветвителем излучения. При этом в качестве волоконного световода с нормальной дисперсией использован высоконелинейный волоконный световод со ступенчатым профилем показателя преломления. Примененный высоконелинейный волоконный световод со ступенчатым профилем показателя преломления позволяет компенсировать суммарную дисперсию второго и третьего порядка в резонаторе, повысить энергию и пиковую мощность импульсов на выходе лазера за счет эффективной селекции ультракоротких импульсов на меньшей по сравнению с прототипом длине резонатора и, таким образом, достигнуть компактности предлагаемого устройства. В качестве настраиваемого фильтра ультракоротких импульсов использован компактный изолятор-поляризатор оптического излучения и два контроллера поляризации излучения, установленные с двух сторон от указанного компактного изолятора-поляризатора.
На фиг. 1 изображена структура последовательной цепи элементов предлагаемого компактного кольцевого эрбиевого волоконного лазера.
Осуществление полезной модели
На фиг. 1 изображены: 1 - лазерный диод накачки; 2 - спектрально селективный волоконный ответвитель оптического излучения; 3 - активный волоконный световод, легированный ионами эрбия; 4 - высоконелинейный волоконный световод; 5 - поляризационный контроллер оптического излучения; 6 - изолятор-поляризатор оптического излучения; 7 - поляризационный контроллер оптического излучения; 8 - волоконный световод с аномальной дисперсией; 9 - выход лазера; 10 - волоконно-оптический разветвитель оптического излучения.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Механизм действия нелинейной эволюции поляризации для получения синхронизации мод излучения основан на разнице интенсивностей ортогонально поляризованных компонент излучения и их различного поворота при распространении по волоконному световоду вследствие эффекта Керра.
Ключевым элементом является поляризационный фильтр оптического излучения, который вносит потери, зависящие от интенсивности излучения. В данной схеме в качестве поляризационного фильтра используется изолятор-поляризатор оптического излучения 6, который осуществляет также функцию изолятора для получения однонаправленной генерации импульсов. Два поляризационных контроллера оптического излучения 5 и 7 установлены в кольцевом резонаторе с двух сторон от изолятора-поляризатора 6 и используются для настройки режима генерации волоконного лазера. Накачка активного волоконного световода, легированного ионами эрбия, осуществляется через спектрально селективный волоконный ответвитель оптического излучения 2 лазерным диодом накачки 1 на длине волны 980 нм с одномодовым излучением на выходе с оптической мощностью от 100 мВт до 500 мВт. Выход лазера 9 представляет собой плечо волоконного разветвителя оптического излучения 10. В качестве активного волоконного световода 3 используется волоконный световод, легированный ионами эрбия, с поглощением ~6,5 дБ/м на длине волны накачки и коэффициентом дисперсии, равным -17,4 пс/(нм·км) на длине волны 1550 нм.
Высоконелинейный волоконный световод 4 представляет собой одномодовый германо-силикатный световод с содержанием оксида германия в сердцевине от 50 до 99 мол. %, коэффициентом дисперсии световода равным от -100 до -800 пс/(нм·км) на длине волны 1,58 мкм и высоким коэффициентом нелинейности γ в диапазоне от 10 до 70 (1/(Вт*км)). Суммарное внутрирезонаторное значение параметра дисперсии групповых скоростей β2 в схеме лазера составило +0,022 пс2 при соответствующей подобранной длине волоконного световода с аномальной дисперсией 8 (использовалась марка SMF-28 Corning Corp. световода такого типа).
Предлагаемое устройство за счет применения высоконелинейного волоконного световода в составе лазера позволяет достигнуть компактности устройства и улучшенных по сравнению с прототипом энергетических характеристик импульсов. С одной стороны, компактность лазера достигается за счет сокращения длины резонатора, необходимой для эффективной селекции сверхкоротких импульсов. С другой стороны, удается достичь энергии выходящих из резонатора импульсов до 3 нДж и пиковой мощности до 35 кВт, что до 5 раз превышает аналогичные характеристики работы прототипного устройства по данным прототипного устройства в опубликованной статье.
Таким образом, предлагаемое лазерное устройство может быть использовано в качестве источника сверхкоротких лазерных импульсов с большой пиковой мощностью с центральной длиной волны излучения 1,58 мкм для решения задач прецизионной спектроскопии, метрологии оптических частот и астрофизики.
Claims (1)
- Кольцевой эрбиевый волоконный лазер с синхронизацией мод излучения, содержащий лазерный диод накачки и волоконный кольцевой резонатор с суммарной нормальной дисперсией, близкой к нулю, и состоящий из спектрально селективного волоконного ответвителя оптического излучения, вход накачки которого соединен с выходом лазерного диода источника накачки, сигнальный вход соединен с волоконно-оптический разветвителем излучения, а выход соединен с активным волоконным световодом, легированным ионами эрбия, с нормальной дисперсией, другой конец активного волоконного световода соединен с волоконным световодом с нормальной дисперсией, соединенным с контроллером поляризации оптического излучения, который соединен с изолятором-поляризатором оптического излучения, соединенным, в свою очередь, со вторым контролером поляризации излучения, который соединен с волоконным световодом с аномальной дисперсией и ступенчатым профилем показателя преломления, выход которого соединен с волоконно-оптическим разветвителем излучения, отличающийся тем, что в качестве волоконного световода с нормальной дисперсией использован высоконелинейный волоконный световод со ступенчатым профилем показателя преломления, а в качестве настраиваемого фильтра ультракоротких импульсов использован компактный изолятор-поляризатор оптического излучения и два контроллера поляризации излучения, установленные с двух сторон от указанного компактного изолятора-поляризатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016108143/28U RU162919U1 (ru) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Компактный кольцевой эрбиевый волоконный лазер с синхронизацией мод на основе световода с высокой нелинейностью |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016108143/28U RU162919U1 (ru) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Компактный кольцевой эрбиевый волоконный лазер с синхронизацией мод на основе световода с высокой нелинейностью |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU162919U1 true RU162919U1 (ru) | 2016-06-27 |
Family
ID=56195731
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016108143/28U RU162919U1 (ru) | 2016-03-09 | 2016-03-09 | Компактный кольцевой эрбиевый волоконный лазер с синхронизацией мод на основе световода с высокой нелинейностью |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU162919U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109038188A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-18 | 昆山瞬刻激光科技有限公司 | 一种掺铒光纤激光器及调节方法 |
-
2016
- 2016-03-09 RU RU2016108143/28U patent/RU162919U1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109038188A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-12-18 | 昆山瞬刻激光科技有限公司 | 一种掺铒光纤激光器及调节方法 |
CN109038188B (zh) * | 2018-07-26 | 2024-04-23 | 昆山瞬刻激光科技有限公司 | 一种掺铒光纤激光器及调节方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7477664B2 (en) | Nonlinear polarization pulse shaping mode locked fiber laser | |
CA2081664C (en) | Optical waveguide laser | |
Markom et al. | Dark pulse mode-locked fibre laser with zirconia-based erbium-doped fibre (Zr-EDF) and Black phosphorus saturable absorber | |
CN108767637A (zh) | 基于色散波的THz高重复频率高功率飞秒光纤激光器 | |
Zhang et al. | All-fiber saturable absorber using nonlinear multimode interference in a chalcogenide fiber | |
CN112217089B (zh) | 基于表面掺稀土离子微腔的可调谐孤子频率梳产生装置 | |
Guo et al. | Stable multi-wavelength thulium-doped fiber laser with two cascaded single-mode-four-mode-single-mode fiber interferometers | |
RU162919U1 (ru) | Компактный кольцевой эрбиевый волоконный лазер с синхронизацией мод на основе световода с высокой нелинейностью | |
CN210108679U (zh) | 载波-包络偏移频率测量系统 | |
Kharenko et al. | All-fiber highly chirped dissipative soliton oscillator and its scaling | |
Grüner-Nielsen et al. | Highly nonlinear fibers for very wideband supercontinuum generation | |
RU169901U1 (ru) | Многомодовый перестраиваемый генератор суперконтинуума | |
RU225571U1 (ru) | Кольцевой волоконный генератор последовательностей субпикосекундных импульсов с управляемой частотой следования | |
CN110086077A (zh) | 基于氧化镓倍频晶体的光纤激光器 | |
KR20140049994A (ko) | 비선형 편광 회전과 포화흡수체의 결합 모드잠금에 의해 생성되는 고출력 광섬유 펨토초 레이저 공진기 | |
Hu et al. | 603 MHz harmonic mode-locked femtosecond Ho-doped fiber laser | |
Li et al. | 1 GHz repetition rate ring cavity femtosecond Yb: fiber laser | |
RU2764384C1 (ru) | Способ управления количеством связанных солитонов в фемтосекундном волоконном лазере | |
RU206388U1 (ru) | Волоконный тулиевый усилитель мощности ультракоротких импульсов на длине волны 1,9 мкм | |
CN107171173A (zh) | 一种利用模间拍频进行激光锁模的新技术 | |
Ye et al. | Observation of bound-state pulse mode-locked by all-PM NPR in the all anomalous dispersion regime | |
Cuadrado-Laborde et al. | All polarization-maintaining passively mode-locked fiber-ring ytterbium-doped laser; from net-normal to net-anomalous dispersion | |
Chen et al. | Study on DSR Square Wave Pulse Compression in Er-doped NALM Mode-Locked Fiber Laser | |
Huang et al. | 1.94 GHz Passively Harmonic Mode-locked All-fiber Laser Using Polarization-maintaining Helical Long-period Grating | |
Huang et al. | Passively harmonic mode-locking in an Erbium-doped fiber laser based on carbon nanotubes film at repetition rates to 500MHz |