RU2797692C1 - Stabilized source of laser radiation with an extended resonator in an optical fiber - Google Patents

Stabilized source of laser radiation with an extended resonator in an optical fiber Download PDF

Info

Publication number
RU2797692C1
RU2797692C1 RU2022115243A RU2022115243A RU2797692C1 RU 2797692 C1 RU2797692 C1 RU 2797692C1 RU 2022115243 A RU2022115243 A RU 2022115243A RU 2022115243 A RU2022115243 A RU 2022115243A RU 2797692 C1 RU2797692 C1 RU 2797692C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
capillary
optical fiber
resonator
extended resonator
extended
Prior art date
Application number
RU2022115243A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Анатольевич Вольф
Илья Николаевич Немов
Алексей Евгеньевич Чурин
Михаил Игоревич Скворцов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН)
Application granted granted Critical
Publication of RU2797692C1 publication Critical patent/RU2797692C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: optical instrumentation.
SUBSTANCE: narrow-band radiation source, which can be used as a source of laser radiation for frequency reflectometry, optical fiber. An extended resonator in an optical fiber, due to its small diameter, is sensitive to various types of influence and external factors, such as the movement of an optical fiber, fiber tension, external temperature, and uneven self-heating. To fix the optical fiber, a capillary with an inner diameter exceeding the diameter of the optical fiber with an extended resonator was used, which makes it possible to place an extended resonator in the capillary, while maintaining its geometry and ensuring heat removal. The use of a capillary with a thermal expansion coefficient equal to the thermal expansion coefficient of the optical fiber makes it possible to seal the extended resonator in the capillary and, if necessary, to use filling the gap in the capillary with a heat-conducting liquid. The capillary with an extended resonator placed in it is fixed on a substrate made of a heat-conducting material with the possibility of sliding the capillary along the substrate.
EFFECT: increased stability over time, reduced fluctuations in radiation intensity.
6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в качестве узкополосного источника излучения, который может найти применение как источник лазерного излучения для таких технологий как, частотная рефлектометрия, волоконные линии связи, спектроскопия высокого разрешения, волоконные сенсорные системы и другие.The invention relates to the field of optical instrumentation and can be used as a narrow-band radiation source, which can be used as a source of laser radiation for technologies such as frequency reflectometry, fiber communication lines, high-resolution spectroscopy, fiber sensor systems, and others.

Известно два основных метода записи периодических структур в стандартных волокнах, первый - метод ультрафиолетовой записи, когда фоточувствительное волокно облучается через фазовую маску, и получает соответствующую модуляцию показателя преломления под фазовой маской.There are two main methods for recording periodic structures in standard fibers, the first is the ultraviolet recording method, when a photosensitive fiber is irradiated through a phase mask and receives the corresponding modulation of the refractive index under the phase mask.

И второй метод, который в последнее время все больше получает распространение - метод фемтосекундной записи периодических структур. Для такой записи не обязательно использовать специальные, фоточувствительные световоды. Этот метод позволяет создавать заданные структуры с любой периодичностью.And the second method, which has recently become more and more widespread, is the method of femtosecond recording of periodic structures. For such a recording, it is not necessary to use special, photosensitive light guides. This method allows you to create the specified structures with any frequency.

Таким образом открывается возможность взять любое стандартное оптическое волокно, и получить в нем необходимую структуру. Резонатор в оптоволокне, вследствие его малого диаметра, является чувствительным к различным видам воздействия и внешним факторам, таким как - перемещение оптического волокна, натяжение волокна, внешняя температура, неравномерный собственный нагрев. Полученные в свободном волокне резонаторы, малопригодны к использованию для промышленной эксплуатации. Параметры таких устройств зависят от перемещения устройства, а также нестабильны во времени.Thus, it is possible to take any standard optical fiber and obtain the necessary structure in it. The resonator in an optical fiber, due to its small diameter, is sensitive to various types of influence and external factors, such as the movement of an optical fiber, fiber tension, external temperature, and uneven self-heating. Resonators obtained in a free fiber are of little use for industrial operation. The parameters of such devices depend on the movement of the device, and are also unstable over time.

Известно техническое решение, представленное в усовершенствованном лазере с распределенной обратной связью (M.I. Skvortsov, AA Wolf, AA Vlasov, KV Proskurina, AV Dostovalov «Advanced distributed feedback lasers based on composite fiber heavily doped with erbium ions», Scientific Reports 10 (1), 1-8) оптическое волокно, в котором находится резонатор лазера, располагалось на экспериментальном столе, без корпуса и без каких-либо систем стабилизации его состояния. Резонатор располагался на экспериментальном столе произвольным образом, был чувствителен к нагреву, точечному и общему, а также к деформации.Known technical solution presented in an advanced laser with distributed feedback (M.I. Skvortsov, AA Wolf, AA Vlasov, KV Proskurina, AV Dostovalov "Advanced distributed feedback lasers based on composite fiber heavily doped with erbium ions", Scientific Reports 10 (1), 1-8), the optical fiber containing the laser resonator was located on the experimental table, without a housing and without any systems for stabilizing its state. The resonator was placed randomly on the experimental table and was sensitive to both point and general heating, as well as to deformation.

Недостатком известного технического решения являются высокие механические воздействия на резонатор внутри оптического волокна, низкие выходные параметры в перестраиваемом волоконном лазере, низкая стабильность во времени.The disadvantage of the known technical solution is the high mechanical impact on the resonator inside the optical fiber, low output parameters in a tunable fiber laser, low stability over time.

Известно техническое решение, представленное в решении для лазера на основе резонатора, произведенного методом фемтосекундной записи (M. I. Skvortsov, AA Wolf, AV Dostovalov, AA Vlasov, VA Akulov, SA Babin «Distributed feedback fiber laser based on a fiber Bragg grating inscribed using the femtosecond point-by-point technique», Laser Physics Letters, Volume 15, Number 3), выбранное в качестве прототипа, где оптическое волокно, в котором находится резонатор лазера, располагалось на экспериментальном столе, без корпуса и без каких-либо систем стабилизации его состояния.A technical solution is known presented in the solution for a laser based on a resonator produced by the femtosecond recording method (M. I. Skvortsov, AA Wolf, AV Dostovalov, AA Vlasov, VA Akulov, SA Babin “Distributed feedback fiber laser based on a fiber Bragg grating inscribed using the femtosecond point-by-point technique", Laser Physics Letters, Volume 15, Number 3), chosen as a prototype, where the optical fiber containing the laser resonator was located on the experimental table, without a case and without any systems for stabilizing its state .

Недостатком известного технического решения также являются высокие механические воздействия на резонатор внутри оптического волокна, низкие выходные параметры в перестраиваемом волоконном лазере, низкая стабильность во времени.The disadvantage of the known technical solutions are also high mechanical impact on the resonator inside the optical fiber, low output parameters in a tunable fiber laser, low stability over time.

Известно техническое решение, представленное в перестраиваемом волоконном лазере (Патент США US20040156403 «Compression-tunable fiber laser and compression-resistant optical fiber for lasers», МПК G02B6/255; G02B6/42; H01S3/067; H01S3/10, опубликован 12.08.2004) и рассматривающее вопрос стабилизации резонатора в оптоволокне. Данное изобретение описывает волоконный световод с локально увеличенным диаметром, с расположенным в области резонатора. Увеличение диаметра световода, дает устойчивость к сжатию, и иным деформациям. И решает вопрос нестабильности структур в тонких оптических световодах. Резонатор в оптоволокне является чувствительным к различным видам воздействия и внешним факторам, таким как - перемещение оптического волокна, натяжение волокна, внешняя температура, неравномерный собственный нагрев. Приведенное техническое решение, исключает в значительной мере внешние механические воздействия на резонатор и позволяет сжимать резонатор для перестройки длины волны резонатора. Авторы патента говорят о возможности изготовления (записи периодической структуры) резонатора в утолщенном волокне, при использовании фоточувствительного волокна. При записи таким методом, используется фазовая маска, задающая шаг внутренней периодической структуры.Known technical solution presented in a tunable fiber laser (US Patent US20040156403 "Compression-tunable fiber laser and compression-resistant optical fiber for lasers", IPC G02B6 / 255; G02B6 / 42; H01S3 / 067; H01S3 / 10, published 12.08.2004 ) and considering the issue of stabilizing a resonator in an optical fiber. The present invention describes a fiber light guide with a locally enlarged diameter, located in the region of the resonator. Increasing the diameter of the light guide gives resistance to compression and other deformations. And it solves the problem of instability of structures in thin optical fibers. The resonator in an optical fiber is sensitive to various types of influences and external factors, such as the movement of an optical fiber, fiber tension, external temperature, and uneven self-heating. The above technical solution eliminates to a large extent external mechanical effects on the resonator and allows you to compress the resonator to tune the resonator wavelength. The authors of the patent talk about the possibility of manufacturing (recording a periodic structure) a resonator in a thickened fiber using a photosensitive fiber. When recording by this method, a phase mask is used that specifies the step of the internal periodic structure.

Недостатком известного технического решения является ограниченность у каждой фазовой маски. Кроме этого, подразумевается сложность технологии производства утолщенной части оптического световода по сравнению с готовыми стандартными оптическими волокнами.The disadvantage of the known technical solution is the limitation of each phase mask. In addition, the complexity of the production technology of the thickened part of the optical fiber is implied in comparison with ready-made standard optical fibers.

Перед авторами стояла задача разработать стабилизированный источник лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде с низкой чувствительностью к различным видам воздействия и внешним факторам.The authors were faced with the task of developing a stabilized laser radiation source with an extended resonator in an optical fiber with low sensitivity to various types of influence and external factors.

Поставленная задача решается тем, что в стабилизированный источник лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде, который содержит в корпусе оптически связанными источник накачивающего широкополосного лазерного излучения, волоконный световод, разветвитель, протяженный резонатор в волоконном световоде, выходной изолятор, при этом возвращающееся от протяженного резонатора в волоконном световоде лазерное излучение, отделяется посредством разветвителя, позволяющего вывести лазерное излучение из стабилизированного источника лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде, при этом стабилизированный источник лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде дополнительно оснащен подложкой, которая выполнена из теплопроводящего материала, капилляром, который выполнен из материала с коэффициентом температурного расширения равным коэффициенту температурного расширения волоконного световода и с возможностью заполнения капилляра теплопроводящей жидкостью, а протяженный резонатор в волоконном световоде выполнен размещенным в капилляре с возможностью жесткого фиксирования с противоположных сторон, с возможностью герметизации протяженного резонатора в волоконном световоде посредством заклейки торца протяженного резонатора, при этом капилляр, с размещенным в нем протяженным резонатором в волоконном световоде фиксируется на подложке, которая выполнена содержащей паз для погружения капилляра, заполненный жидкой теплопроводящей пастой, далее сверху подложка выполнена закрытой прижимом, который выполнен из легкодеформируемого материала, при этом капилляр выполнен с внутренним диаметром, превышающем диаметр оптического волокна с протяженным резонатором в диапазоне 0.05-0.01 мм, при этом капилляр выполнен в форме цилиндра либо капилляр выполнен в форме сегмента, либо капилляр выполнен в форме прямоугольника, капилляр выполнен в форме многоугольника.The problem is solved by the fact that in a stabilized source of laser radiation with an extended resonator in a fiber light guide, which contains in the case optically coupled a source of pumping broadband laser radiation, a fiber light guide, a splitter, an extended resonator in the fiber light guide, an output insulator, while returning from an extended resonator in the fiber light guide, the laser radiation is separated by means of a splitter, which makes it possible to output laser radiation from a stabilized laser radiation source with an extended resonator in the fiber light guide, while the stabilized laser radiation source with an extended resonator in the fiber light guide is additionally equipped with a substrate, which is made of a heat-conducting material, a capillary, which is made of a material with a thermal expansion coefficient equal to the thermal expansion coefficient of the fiber light guide and with the possibility of filling the capillary with a heat-conducting liquid, and the extended resonator in the fiber light guide is made placed in the capillary with the possibility of rigid fixation from opposite sides, with the possibility of sealing the extended resonator in the fiber light guide by gluing the end of the extended resonator, while the capillary, with the extended resonator placed in it in the fiber light guide, is fixed on the substrate, which is made containing a groove for immersing the capillary filled with liquid heat-conducting paste, then from above the substrate is made closed by a clamp, which is made of an easily deformable material, while the capillary made with an inner diameter exceeding the diameter of the optical fiber with an extended resonator in the range of 0.05-0.01 mm, while the capillary is made in the form of a cylinder or the capillary is made in the form of a segment, or the capillary is made in the form of a rectangle, the capillary is made in the form of a polygon.

Технический эффект заявляемого стабилизированного источника лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде заключается в повышении точности измерения, в повышении стабильности во времени, в уменьшении флуктуации интенсивности излучения.The technical effect of the inventive stabilized laser radiation source with an extended resonator in a fiber light guide is to increase the measurement accuracy, to increase the stability over time, to reduce fluctuations in the radiation intensity.

Кроме того, заявляемое техническое решение позволяет работать с готовыми стандартными оптическими волокнами.In addition, the proposed technical solution allows you to work with ready-made standard optical fibers.

На фиг. 1 представлена схема заявляемого стабилизированного источника лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде, где 1 - источник накачивающего широкополосного лазерного излучения, 2 - волоконный световод, 3 - разветвитель, 4 - протяженный резонатор в волоконном световоде , 5 - выходной изолятор, 6 - выход лазерного излучения.In FIG. 1 shows a diagram of the inventive stabilized laser source with an extended resonator in a fiber light guide, where 1 is a source of pumping broadband laser radiation, 2 is a fiber light guide, 3 is a splitter, 4 is an extended resonator in a fiber light guide, 5 is an output insulator, 6 is a laser output. radiation.

На фиг. 2 представлена схема размещения капилляра на подложке а) подложка без прижима, б) подложка с прижимом, где 4 - протяженный резонатор в волоконном световоде, 7 - капилляр, 8 - подложка, 9 - паз, 10 - прижим.In FIG. Figure 2 shows the layout of the capillary on the substrate a) substrate without clamp, b) substrate with clamp, where 4 is an extended resonator in a fiber light guide, 7 is a capillary, 8 is a substrate, 9 is a groove, 10 is a clamp.

На фиг. 3 представлен график флуктуации длины волны генерации лазерного излучения, где а - резонатор в капилляре, б - резонатор на столе.In FIG. Figure 3 shows a graph of fluctuations in the laser radiation wavelength, where a is a resonator in a capillary, b is a resonator on a table.

Заявляемый стабилизированный источник лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде работает следующим образом: в корпусе располагаются оптически связанными источник накачивающего широкополосного лазерного излучения 1, волоконный световод 2, разветвитель 3, протяженный резонатор в волоконном световоде 4, выходной изолятор 5. Лазерное излучение заводится через источник накачивающего широкополосного лазерного излучения 1 в волоконный световод 2, проходит через оптический разветвитель 3, и проходит через протяженный резонатор в волоконном световоде 4, создавая в нем инверсию населенности уровней. Протяженный резонатор в волоконном световоде 4 выполнен в волоконном световоде 2 и записан УФ методом в фоточувствительном волокне. Созданный протяженный резонатор в оптоволокне, вследствие его малого диаметра, является чувствительным к различным видам воздействия и внешним факторам, таким как - перемещение оптического волокна, натяжение волокна, внешняя температура, неравномерный собственный нагрев. Полученные в свободном волокне протяженные резонаторы, малопригодны к использованию для промышленной эксплуатации. Параметры таких устройств зависят от перемещения устройства, а также нестабильны во времени. Поэтому перед авторами ставилась задача разработать стабилизированный источник лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде с низкой чувствительностью к различным видам воздействия и внешним факторам.The inventive stabilized source of laser radiation with an extended resonator in an optical fiber operates as follows: in the housing there are optically coupled a source of pumping broadband laser radiation 1, an optical fiber 2, a splitter 3, an extended resonator in an optical fiber 4, an output insulator 5. Laser radiation is started through the source pumping broadband laser radiation 1 into fiber 2, passes through optical splitter 3, and passes through an extended resonator in fiber 4, creating an inversion of the level population in it. The extended resonator in the fiber light guide 4 is made in the fiber light guide 2 and recorded by the UV method in a photosensitive fiber. The created extended resonator in an optical fiber, due to its small diameter, is sensitive to various types of influence and external factors, such as the movement of an optical fiber, fiber tension, external temperature, and uneven self-heating. The extended resonators obtained in a free fiber are of little use for industrial operation. The parameters of such devices depend on the movement of the device, and are also unstable over time. Therefore, the authors were faced with the task of developing a stabilized source of laser radiation with an extended resonator in an optical fiber with low sensitivity to various types of influence and external factors.

Далее из протяженного резонатора в волоконном световоде 4 в обе стороны выходит узкополосное излучение с длиной волны 1550 нм. Часть его совместно с остатками излучения накачки идет в выходной изолятор 5, а вторая часть, через разветвитель 3 выводится через выход лазерного излучения 6. Для предотвращения растяжения и сжатия протяженного резонатора в волоконном световоде 4, обусловленных различными температурными режимами, используется капилляр 7 из материала с коэффициентом температурного расширения (КТР) равным волоконному световоду 2. Протяженный резонатор в волоконном световоде 4 выполнен размещенным в капилляре 7 с возможностью жесткого фиксирования с противоположных сторон, и с возможностью герметизации протяженного резонатора в волоконном световоде 4 посредством заклейки каждого торца протяженного резонатора с выходящим из него волоконным световодом, например эпоксидным составом или иным со сходными свойствами веществом. Капилляр 7 должен быть с внутренним диаметром, превышающем диаметр оптического волокна с протяженным резонатором 4 с возможностью заполнения капилляра 7 теплопроводящей жидкостью, например, в диапазоне 0.05-0.01 мм. Что позволяет поместить протяженный резонатор в волоконном световоде 4 в капилляр 7, при этом сохранить его геометрию, и обеспечить теплоотвод. При увеличении зазора будет уменьшаться равномерность охлаждения и возможно изменение геометрии. Внешний диаметр капилляра 7, несколько миллиметров, значительно больше диаметра оптического волокна 0,125 мкм, что обеспечивает жесткость конструкции и предотвращает изгибы. Таким образом протяженный резонатор в волоконном световоде 4, помещенный в капилляр 7, уже не может изгибаться вследствие различных факторов. Использование капилляра 7 с коэффициентом температурного расширения равным коэффициенту температурного расширения волоконному световоду 2, позволяет герметизировать протяженный резонатор в волоконном световоде 4 в капилляре 7 и использовать при необходимости, заполнение зазора в капилляре теплопроводящей жидкостью.Further, narrow-band radiation with a wavelength of 1550 nm exits from the extended resonator in the fiber light guide 4 in both directions. Part of it, together with the rest of the pump radiation, goes to the output insulator 5, and the second part, through the splitter 3, is output through the laser radiation output 6. thermal expansion coefficient (TEC) equal to the fiber light guide 2. The extended resonator in the fiber light guide 4 is placed in the capillary 7 with the possibility of rigid fixation on opposite sides, and with the possibility of sealing the extended resonator in the fiber light guide 4 by gluing each end of the extended resonator with the a fiber light guide, such as an epoxy compound or other substance with similar properties. The capillary 7 must have an inner diameter greater than the diameter of the optical fiber with an extended resonator 4 with the possibility of filling the capillary 7 with a heat-conducting liquid, for example, in the range of 0.05-0.01 mm. This makes it possible to place an extended resonator in a fiber light guide 4 into a capillary 7, while maintaining its geometry and ensuring heat removal. With an increase in the gap, the uniformity of cooling will decrease and a change in geometry is possible. The outer diameter of the capillary is 7, a few millimeters, much larger than the diameter of the optical fiber of 0.125 microns, which ensures the rigidity of the structure and prevents bends. Thus, the extended resonator in the optical fiber 4, placed in the capillary 7, can no longer be bent due to various factors. The use of a capillary 7 with a thermal expansion coefficient equal to the thermal expansion coefficient of the optical fiber 2 allows sealing the extended resonator in the optical fiber 4 in the capillary 7 and, if necessary, filling the gap in the capillary with a heat-conducting liquid.

При этом капилляр 7, с размещенным в нем протяженным резонатором в волоконном световоде 4 фиксируется на подложке 8, которая выполнена из теплопроводящего материала. Подложка 8 выполнена содержащей паз 9 для погружения капилляра 7, который заполнен жидкой теплопроводящей пастой. Далее сверху подложка 8 закрыта прижимом 10, который выполнен из легкодеформируемого материала, и обеспечивает постоянный зазор.In this case, the capillary 7, with an extended resonator placed in it, is fixed in the fiber light guide 4 on the substrate 8, which is made of a heat-conducting material. The substrate 8 is made containing a groove 9 for immersing the capillary 7, which is filled with a liquid heat-conducting paste. Further, the substrate 8 is closed from above by a clamp 10, which is made of an easily deformable material and provides a constant gap.

При изменении температуры в такой конструкции, изменение размеров теплопроводящей подложки 8, вследствие температурного расширения, не вызывает деформацию капилляра 7, поскольку жесткий капилляр 7 скользит по подложке 8. Коэффициент температурного расширения капилляра 7, равен коэффициенту температурного расширения помещенного внутрь его протяженного резонатора в волоконном световоде 4 и не вызывает его деформации при изменении температуры. Подложка 8 также изменяет свои размеры при изменении температуры и поэтому внутри корпуса крепится не жестким способом, для исключения передачи деформаций с корпуса. Если ее закрепить по всей длине жестко в корпусе с другим КТР, то при изменении температуры ее может изогнуть.With a change in temperature in such a design, a change in the dimensions of the heat-conducting substrate 8, due to thermal expansion, does not cause deformation of the capillary 7, since the rigid capillary 7 slides along the substrate 8. The coefficient of thermal expansion of the capillary 7 is equal to the coefficient of thermal expansion of the extended resonator placed inside it in the optical fiber 4 and does not cause its deformation when the temperature changes. Substrate 8 also changes its dimensions with temperature changes and, therefore, is not fixed inside the case in a rigid way, in order to prevent the transfer of deformations from the case. If it is rigidly fixed along its entire length in a case with a different KTR, then it can bend when the temperature changes.

Таким образом протяженный резонатор в волоконном световоде 4 оказывается отвязан от температурных деформаций внешних деталей, а также равномерно охлаждается вдоль всей длины.Thus, the extended resonator in the optical fiber 4 is decoupled from temperature deformations of external parts, and is also cooled uniformly along its entire length.

Поскольку теплопроводность кварца, из которого, например, изготовлено оптоволокно и капилляр ~1.38 Вт/(м⋅K) существенно меньше материалов тепловодной подложки 8, например, алюминия ~180 Вт/(м⋅K), то для достижения более равномерной температуры вдоль протяженного резонатора, мы должны приблизить его к теплопроводящей подложке, форма капилляра 7 может быть выполнена не круглой, а в виде сегмента, либо цилиндра, либо прямоугольника, либо многоугольника. Форма сегмента позволяет сократить расстояние от подложки до протяженного резонатора Фиг 2б при этом плоская часть капилляра 7 используется для передачи тепла на подложку 8. Плоская часть капилляра 7 делается таким образом, чтобы расстояние от подложки 8 до протяженного резонатора в волоконном световоде 4 было сравнимо с его диаметром, это позволит максимально эффективно охлаждать протяженный резонатор в волоконном световоде 4, и сохранить жесткость капилляра 7.Since the thermal conductivity of quartz, from which, for example, the optical fiber and capillary is made ~1.38 W/(m⋅K), is significantly less than the materials of the warm-water substrate 8, for example, aluminum ~180 W/(m⋅K), then in order to achieve a more uniform temperature along the extended resonator, we must bring it closer to the heat-conducting substrate, the shape of the capillary 7 can be made not round, but in the form of a segment, or a cylinder, or a rectangle, or a polygon. The shape of the segment makes it possible to reduce the distance from the substrate to the extended resonator Fig. 2b, while the flat part of the capillary 7 is used to transfer heat to the substrate 8. The flat part of the capillary 7 is made in such a way that the distance from the substrate 8 to the extended resonator in the optical fiber 4 is comparable to its diameter, this will allow the most efficient cooling of the extended resonator in the optical fiber 4, and maintain the rigidity of the capillary 7.

Таким образом, стабилизируя температуру подложки 8, организуется стационарный температурный режим протяженного резонатора в волоконном световоде 4. Управлять температурой подложки 8 можно различными методами, например водой, воздухом, или элементами пельтье. Дополнительно смещая значения поддерживаемой температуры, можно изменять характеристики протяженного резонатора в волоконном световоде 4 и смещать его спектр в длинноволновую или коротковолновую область.Thus, by stabilizing the temperature of the substrate 8, a stationary temperature regime of the extended resonator in the optical fiber 4 is organized. The temperature of the substrate 8 can be controlled by various methods, for example, water, air, or Peltier elements. By additionally shifting the values of the maintained temperature, it is possible to change the characteristics of the extended resonator in the optical fiber 4 and shift its spectrum to the long-wave or short-wave region.

Таким образом предложенное техническое решение позволяет работать с готовыми стандартными оптическими волокнами, и зафиксировать их, исключая механические воздействия на протяженный резонатор внутри оптического волокна, тем самым стабилизируя выходные параметры. Стабилизация источника лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде осуществляется за счет уменьшения флуктуации центральной длины лазерного излучения, уменьшения флуктуация интенсивности излучения. Шум, это флуктуации параметров излучения, длины волны и интенсивности, шум фактически дает уширение спектра. Чем уже ширина спектра, тем более на нее влияют различные внешние факторы, соответственно фактически, уширяя ее. Более узкая ширина спектра позволяет проводить более точные измерения. Заявляемое техническое решение также позволяет получить ширину линии генерации 1 kHz, и значения ее отклонения ~10 МГц и таким образом повысить точность измерения. На фиг. 3 показано сравнение флуктуации длины волны лазерного излучения фиг. 3 «б» когда резонатор располагают на рабочем столе и когда резонатор помещают в термостабилизированный капилляр фиг. 3 «а». При расположении резонатора на столе, флуктуация центральной длины волны лазерного излучения за три минуты составила 1400 МГц, в термостабилизированном капилляре ~15 МГц. Таким образом достигается технический эффект.Thus, the proposed technical solution allows you to work with ready-made standard optical fibers and fix them, excluding mechanical effects on the extended resonator inside the optical fiber, thereby stabilizing the output parameters. Stabilization of the laser radiation source with an extended resonator in the optical fiber is carried out by reducing the fluctuation of the central length of the laser radiation, reducing the fluctuation of the radiation intensity. Noise is fluctuations in the parameters of radiation, wavelength and intensity, the noise actually gives a broadening of the spectrum. The narrower the width of the spectrum, the more it is influenced by various external factors, respectively, in fact, broadening it. Narrower spectral width allows for more precise measurements. The proposed technical solution also makes it possible to obtain a generation line width of 1 kHz, and its deviation values of ~10 MHz, and thus improve the measurement accuracy. In FIG. 3 shows a comparison of the wavelength fluctuation of the laser light of FIG. 3 "b" when the resonator is placed on the working table and when the resonator is placed in a thermally stabilized capillary fig. 3 "a". When the resonator was placed on a table, the fluctuation of the central wavelength of laser radiation for three minutes was 1400 MHz, in a thermally stabilized capillary ~15 MHz. Thus, a technical effect is achieved.

Claims (6)

1. Стабилизированный источник лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде, содержащий в корпусе оптически связанными источник накачивающего широкополосного лазерного излучения, волоконный световод, разветвитель, протяженный резонатор в волоконном световоде, выходной изолятор, при этом возвращающееся от протяженного резонатора в волоконном световоде лазерное излучение отделяется посредством разветвителя, позволяющего вывести лазерное излучение из стабилизированного источника лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде, отличающийся тем, что он дополнительно оснащен подложкой, которая выполнена из теплопроводящего материала, капилляром, который выполнен из материала с коэффициентом температурного расширения, равным коэффициенту температурного расширения волоконного световода и с возможностью заполнения капилляра теплопроводящей жидкостью, а протяженный резонатор в волоконном световоде выполнен размещенным в капилляре с возможностью жесткого фиксирования с противоположных сторон, с возможностью герметизации протяженного резонатора в волоконном световоде посредством заклейки торца протяженного резонатора, при этом капилляр, с размещенным в нем протяженным резонатором в волоконном световоде фиксируется на подложке, которая выполнена содержащей паз для погружения капилляра, заполненный жидкой теплопроводящей пастой, далее сверху подложка выполнена закрытой прижимом, который выполнен из легкодеформируемого материала.1. A stabilized source of laser radiation with an extended resonator in an optical fiber, containing in a housing optically coupled a source of pumping broadband laser radiation, an optical fiber, a splitter, an extended resonator in the optical fiber, an output insulator, while the laser radiation returning from the extended resonator in the optical fiber is separated by means of a splitter that allows you to output laser radiation from a stabilized laser radiation source with an extended resonator in an optical fiber, characterized in that it is additionally equipped with a substrate, which is made of a heat-conducting material, a capillary, which is made of a material with a thermal expansion coefficient equal to the thermal expansion coefficient of the fiber of the light guide and with the possibility of filling the capillary with a heat-conducting liquid, and the extended resonator in the fiber light guide is made placed in the capillary with the possibility of rigid fixation from opposite sides, with the possibility of sealing the extended resonator in the fiber light guide by gluing the end of the extended resonator, while the capillary with the extended resonator placed in it the resonator in the fiber light guide is fixed on the substrate, which is made containing a groove for immersing the capillary filled with liquid heat-conducting paste, then on top the substrate is made closed by a clamp, which is made of an easily deformable material. 2. Стабилизированный источник лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде по п. 1, отличающийся тем, что капилляр выполнен с внутренним диаметром, превышающим диаметр оптического волокна с протяженным резонатором в диапазоне 0.05-0.01 мм.2. A stabilized laser source with an extended resonator in a fiber light guide according to claim 1, characterized in that the capillary is made with an inner diameter exceeding the diameter of the optical fiber with an extended resonator in the range of 0.05-0.01 mm. 3. Стабилизированный источник лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде по п. 1, отличающийся тем, что капилляр выполнен в форме цилиндра.3. A stabilized laser source with an extended resonator in an optical fiber according to claim 1, characterized in that the capillary is made in the form of a cylinder. 4. Стабилизированный источник лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде по п. 1, отличающийся тем, что капилляр выполнен в форме сегмента.4. A stabilized source of laser radiation with an extended resonator in a fiber light guide according to claim 1, characterized in that the capillary is made in the form of a segment. 5. Стабилизированный источник лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде по п. 1, отличающийся тем, что капилляр выполнен в форме прямоугольника.5. A stabilized source of laser radiation with an extended resonator in a fiber light guide according to claim 1, characterized in that the capillary is made in the shape of a rectangle. 6. Стабилизированный источник лазерного излучения с протяженным резонатором в волоконном световоде по п. 1, отличающийся тем, что капилляр выполнен в форме многоугольника.6. A stabilized source of laser radiation with an extended resonator in an optical fiber according to claim 1, characterized in that the capillary is made in the form of a polygon.
RU2022115243A 2022-06-07 Stabilized source of laser radiation with an extended resonator in an optical fiber RU2797692C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2797692C1 true RU2797692C1 (en) 2023-06-07

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10177525B2 (en) * 2015-03-19 2019-01-08 Institut National De La Recherche Scientifique Passive mode-locked laser system and method for generation of long pulses
RU197439U1 (en) * 2020-01-14 2020-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Радиофотоника" DBR FIBER LASER LINEAR
RU2747724C1 (en) * 2020-07-23 2021-05-13 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Техническое Объединение "Ирэ-Полюс" Method of stable autogeneration of ultrashort laser pulses in a polarizing fiber ring resonator and a laser based on it
RU2758640C1 (en) * 2020-11-25 2021-11-01 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Single-fiber narrow-band laser

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10177525B2 (en) * 2015-03-19 2019-01-08 Institut National De La Recherche Scientifique Passive mode-locked laser system and method for generation of long pulses
RU197439U1 (en) * 2020-01-14 2020-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр "Радиофотоника" DBR FIBER LASER LINEAR
RU2747724C1 (en) * 2020-07-23 2021-05-13 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Техническое Объединение "Ирэ-Полюс" Method of stable autogeneration of ultrashort laser pulses in a polarizing fiber ring resonator and a laser based on it
RU2758640C1 (en) * 2020-11-25 2021-11-01 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Single-fiber narrow-band laser

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2279420C (en) Polarisation asymmetric active optical waveguide, method of its production, and its uses
JP5972356B2 (en) Raman distributed feedback fiber laser and high power laser system using the same
US8079763B2 (en) Optical assembly of a hollow core fibre gas cell spliced to fibre ends and methods of its production
Dvoyrin et al. Efficient bismuth-doped fiber lasers
Xiao et al. 3 W narrow-linewidth ultra-short wavelength operation near 1707 nm in thulium-doped silica fiber laser with bidirectional pumping
Sun et al. Squeezing the fundamental temperature fluctuations of a high-Q microresonator
RU2797692C1 (en) Stabilized source of laser radiation with an extended resonator in an optical fiber
EP1397851B1 (en) Frequency-stabilized laser source
Vladimirskaya et al. Single-frequency thulium doped fiber laser with distributed feedback
Li et al. All-optical tunable fiber filter with dual graphene films enabled by a fiber open microcavity
Roth et al. End-pumped Nd: YAG laser with self-adaptive compensation of the thermal lens
Kharakhordin et al. Random Laser Operating at Near 1.67$ µ $ m Based on Bismuth-Doped Artificial Rayleigh Fiber
Barmenkov et al. Threshold of a symmetrically pumped distributed feedback fiber laser with a variable phase shift
Kuroda et al. Dye laser action in a liquid crystal
Yang et al. Phase shifted fiber Bragg grating fabrication techniques and their laser applications
Luhs et al. CW molecular iodine laser pumped with a low power DPSSL
Huebner et al. Fiber optic systems in the UV region
Rubinov et al. Dye lasers with optically induced distributed feedback
Divliansky et al. High-power semiconductor lasers for applications requiring GHz linewidth source
Wang et al. Tunable multi-wavelength fiber ring laser based on a Hi-Bi fiber loop mirror
Zhang et al. A Balanced Dual-intracavity Dual-mode Interlocking Method for Fiber Laser Self-reference Wavelength Stabilization
Yang et al. A continuous-wave wide-tunable Ho: Sc 2 SiO 5 laser between 2.05 and 2.16 μm
Skvortsov et al. Single-Frequency Erbium Laser Based on Random Distributed Feedback Based on Inhomogeneities of Phase Mask
Panarin et al. High-Power Source of Narrow-Band Radiation Based on Integrated External-Cavity Laser Diodes
SU587812A1 (en) Gas smaser