ES2968292T3

ES2968292T3 - Un sistema láser de fibra basado en bloqueo de modo pasivo solitónico

Info

Publication number: ES2968292T3
Application number: ES18756295T
Authority: ES
Inventors: Millan Pere Perez; Afonso Javier Abreu; Peiro Salvador Torres; Viorel Otgon; Marco Héctor Munoz
Original assignee: Fyla Laser S L
Current assignee: Fyla Laser S L
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2038-07-27
Also published as: US11843218B2; EP3665750B1; US11387622B2; US20200235546A1; US20220294176A1; EP3665750A1; EP3442085A1; EP3665750C0; WO2019030601A1

Abstract

Un sistema de láser de fibra basado en bloqueo de modo pasivo solitón, comprende un diodo láser (10) para emitir y entregar una señal óptica de una primera longitud de onda; una cavidad láser de una sola fibra (50) que comprende un espejo dicroico (51), un SESAM (53) y una fibra activa altamente dopada (52) que mantiene la polarización, para recibir la señal emitida y emitir una señal óptica pulsada de un segundo longitud de onda, que genera luz láser en forma de pulsos ultracortos con modo bloqueado; una unidad (11) que acopla el diodo láser (10) a la cavidad láser de fibra única (50); y un dispositivo aislante (12) que protege la cavidad (50) de reflexiones posteriores. Las propiedades de la fibra (52) se seleccionan para proporcionar los parámetros de dispersión, coeficiente no lineal, ganancia y estado de polarización necesarios para la solución de la emisión solitónica de modo bloqueado. Los pulsos ultracortos bloqueados en modo solitónico están comprendidos en un rango de 100 fs < 10 ps con tasas de repetición de cientos de MHz a decenas de GHz. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un sistema láser de fibra basado en bloqueo de modo pasivo solitónico

Campo técnico

La presente invención se refiere, en general, a sistemas láser. En particular, la invención se refiere a un sistema láser de fibra basado en bloqueo de modo pasivo solitónico que puede lograr tasas de repetición de pulso de cientos de MHz a decenas de GHz y emisión de longitud de onda en la banda de comunicaciones ópticas.

En lo sucesivo, por cavidad láser de fibra única se debe entender una cavidad láser que tiene una única fibra de un solo tipo, es decir, una única pieza de fibra óptica compuesta en su totalidad por un único tipo de fibra óptica. De igual manera, por una sola fibra de un solo tipo, se debe entender que la fibra óptica no se construye juntando, fijando, empalmando, conectando o fusionando juntos diferentes tipos de fibras ópticas.

Antecedentes de la invención

Las fuentes ópticas pulsadas con altas tasas de repetición (decenas de MHz a decenas de GHz), anchos de pulso ultracortos (cientos de femtosegundos (fs) a decenas de picosegundos (ps)), y alta calidad de la señal se exigen cada vez más en las redes y sistemas de comunicación óptica e inalámbrica de nueva generación donde se buscan comunicaciones de tasa de bits ultra alta, a través de métodos y técnicas tales como multiplexación por división de longitud de onda densa o conversión fotónica de analógico a digital (PADC). Algunas de estas aplicaciones requieren una calidad de señal extremadamente alta (fluctuaciones de tiempo de pulso relativas de periodo del orden del 0,01 % y fluctuaciones de amplitud de pulso de media cuadrática a corto plazo de 0,1 %).

Por otro lado, los pulsos ultracortos con una duración de varios picosegundos o menos solo se pueden lograr bloqueando el modo del láser. Para este fin, se debe establecer una relación de fase rígida entre los muchos modos longitudinales que pueden existir en una cavidad láser de una longitud determinada.

El bloqueo de modo activo requiere un elemento accionado activamente en la cavidad láser, ya sea modulando la amplitud (bloqueo de modo AM) o la fase (bloqueo de modo FM) de la luz que se propaga. Para garantizar la sincronización de fase, la amplitud/fase debe modularse con una frecuencia igual al armónico del espaciado de modo. El bloqueo de modo activo puede entenderse tanto en el dominio del tiempo como en el de la frecuencia. Una modulación de amplitud de una señal sinusoidal crea bandas laterales de modulación como es bien sabido a través de, por ejemplo, la transmisión de radio AM. En el dominio del tiempo, la imagen es que el modulador crea pérdidas de cavidad. A medida que el láser emite más luz durante los mínimos de pérdida, esta diferencia de intensidad se acumulará durante viajes de ida y vuelta sucesivos que conducen a un comportamiento de bloqueo de modo tras alcanzar un estado estable.

En el bloqueo de modo pasivo, además de la capacidad de modelar la dispersión, la ganancia, las pérdidas, las no linealidades, etc., en las fibras, todavía falta un componente importante para modelar láseres con bloqueo de modo. Este es el componente no lineal utilizado para hacer que el láser con bloqueo de modo sea más favorable que el láser de onda continua (CW). Para que un láser favorezca el modo láser con pulsos cortos, en la cavidad tiene que estar presente un elemento o una combinación de elementos, que introducen una mayor pérdida a baja potencia, de modo que un pulso corto con una potencia de pico más alta experimente una ganancia neta más fuerte.

Una posibilidad es usar un SESAM (espejo absorbente de semiconductor saturable), como en la presente invención. Un SESAM consiste en un espejo de Bragg en una oblea semiconductora como una de GaAs, que incorpora materiales con una absorción que depende de la intensidad. La capa absorbente saturable consiste en un material semiconductor con una banda prohibida directa ligeramente inferior que la energía fotónica. A menudo, se usa GaAs/AIA para los espejos de Bragg y pozos cuánticos de InGaAs para el material absorbente saturable. Durante la absorción se crean pares electrónhueco en la película. A medida que aumenta el número de fotones, se excitan más electrones, pero como solo se puede crear un número finito de pares electrón-hueco, la absorción se satura. Los pares electrón-hueco se recombinan de forma no radiante y, tras un período de tiempo determinado, están listos para absorber de nuevo fotones. Los parámetros principales del SESAM cuando se diseñan láseres con bloqueo de modo son el tiempo de recuperación, la profundidad de modulación de la absorción, el ancho de banda, la intensidad de saturación y las pérdidas no saturables.

Por lo general, la pila de Bragg se puede elegir para que sea antirresonante o resonante. Los SESAM basados en pilas de Bragg resonantes pueden tener profundidades de modulación bastante grandes, pero con el ancho de banda limitado de la estructura resonante. Los SESAM antirresonantes pueden tener anchos de banda bastante grandes (> 100 nm), pero a expensas de una menor profundidad de modulación. Se puede obtener una mayor profundidad de modulación a partir de un diseño antirresonante a expensas de mayores pérdidas intrínsecas. En láseres de estado sólido donde la ganancia de un solo pase es baja, las pérdidas insaturables del SESAM también deben permanecer bajas, pero en los láseres de fibra donde la ganancia de un solo pase es mucho mayor, las pérdidas insaturables son menos importantes.

El tiempo de recuperación idealmente debería ser lo más corto posible. Los tiempos de recuperación en el orden de la duración del pulso provocarán espectros asimétricos si el pulso gorjea cuando interactúa con el SESAM y, por lo tanto, afectará en gran medida a la dinámica del pulso dentro de la cavidad. Incluso tiempos de recuperación mayores pueden limitar la duración del pulso obtenible del láser. Esta vez, se utiliza un SESAM rápido.

Por lo tanto, se ha demostrado que los láseres de fibra con bloqueo de modo pasivo son fuentes fiables, compactas y rentables de pulsos de femto y picosegundos. Adicionalmente, las evidencias a partir de experimentos y las soluciones teóricas de la ecuación de Schrodinguer no lineal (NLSE) de propagación de pulsos dentro de la cavidad de los láseres de fibra basados en bloqueo de modo pasivo demuestran que ciertas soluciones solitónicas proporcionan señales de alta calidad con ruido de fase y amplitud extremadamente bajos.

Normalmente, los láseres de fibra operan a bajas tasas de repetición (en el intervalo de decenas de MHz), debido a sus largas cavidades láser. Sin embargo, las cavidades de fibra lineales de Fabry-Pérot han demostrado ser una solución excelente para obtener cavidades muy cortas con altas tasas de repetición [1], [2]. Cuando se integran láseres de fibra con bloqueo de modo en aplicaciones prácticas, es indispensable garantizar la estabilidad ambiental y a largo plazo de las especificaciones operativas de la fuente láser. En 2005, se demostró que las inestabilidades ambientales pueden eliminarse en gran medida mediante el uso de fibras que mantienen la polarización (MP) en láseres de fibra [3]. Hasta ahora, se han notificado láseres de fibra totalmente de MP, ambientalmente robustos y con bloqueo de modo pasivo mediante el uso de diferentes técnicas, en una variedad de configuraciones [4]-[5].

Algunas patentes o solicitudes de patente también se conocen en este campo.

La Patente US8571075 divulga un láser de peine de frecuencia que proporciona un gran espaciado de peine. Al menos una realización incluye un sistema láser de guía de ondas con bloqueo de modo. El láser de guía de ondas con bloqueo de modo incluye una cavidad láser que tiene una guía de ondas y una unidad de control de dispersión (DCU) en la cavidad. La d Cu imparte una dispersión angular, dispersión de velocidad de grupo (GVD) y un gorjeo espacial a un haz que se propaga por la cavidad. La DCU es capaz de producir una GVD neta en un intervalo de un valor positivo a un valor negativo. En algunas realizaciones, se proporciona un sistema de peine de frecuencia de fibra sintonizable configurado como un sintetizador de frecuencia óptica. En al menos una realización, una fuente de microondas de bajo ruido de fase puede implementarse con un láser de peine de fibra que tiene una separación de peine mayor que aproximadamente 1 GHz. El sistema láser es adecuado para fuentes de peine de fibra producibles en masa con gran espaciado de peine y bajo ruido. El láser de peine divulgado en esta patente de EE. UU. es una cavidad de fibra compleja (con componentes de espacio libre), y no una cavidad de fibra única.

La patente US8902493 divulga un láser y/o un sistema amplificador que incluye una fibra de ganancia dopada que tiene iones de iterbio en un vidrio de fosfosilicato. Las realizaciones descritas en dicha patente aumentan la absorción de bombeo hasta al menos aproximadamente de 1000 dB/m a 9000 dB/m. El uso de estas fibras de ganancia proporciona potencias de pico y/o energías de pulso aumentadas. Las diversas realizaciones de la fibra de ganancia dopada que tiene iones de iterbio en un vidrio de fosfosilicato muestran niveles de fotooscurecimiento reducido en comparación con los niveles de fotooscurecimiento que se pueden obtener con niveles de dopaje equivalentes de una fibra de sílice dopada con iterbio. A diferencia de la presente invención, el sistema láser de esta patente no comprende una cavidad de fibra única.

Otras patentes que divulgan otros sistemas láser con bloqueo de modo son los documentos US6778565, US7889768 y US8503492. Sin embargo, a diferencia de la presente invención, todos estos sistemas láser con bloqueo de modo son sistemas láser de estado sólido, no sistemas láser de fibra.

De igual manera, el documento científico [1] divulga un láser de fibra de femtosegundo libre de daños térmicos de 1 GHz basado en fibra dopada con erbio anómalamente dispersiva y altamente dopada. El láser está empaquetado de forma compacta en una caja de 121 mm * 94 mm * 33 mm, genera pulsos de baja fluctuación 187 fs a un nivel de potencia de salida de 27,4 mW para 380 mW de potencia de bombeo lanzada. A diferencia de la presente solicitud de patente, la fibra óptica del láser de fibra divulgado en este documento científico no mantiene la polarización lineal ni el láser de fibra se basa en una única fibra dopada con erbio/iterbio altamente dopada: el láser de fibra de este documento científico requiere más de una fibra óptica para obtener una emisión estable a corto y largo plazo.

El documento científico [7] se refiere a un láser de fibra Yb con bloqueo de modo, de femtosegundo con la tasa de repetición más alta de 3 GHz. Con fibra de vidrio de fosfato fuertemente dopada con Yb de 1 cm como medio de ganancia y un acoplador de salida de alta dispersión (-1300 fs2) para la compensación de dispersión, el láser se inicia automáticamente y produce una potencia media de hasta 53 mW. Con este oscilador sembrando una cadena de amplificadores de fibra Yb seguidos de un compresor basado en rejilla de difracción, se obtienen pulsos de ~110 fs con una potencia media de >12 W. Además, se demuestra que una combinación de un sistema láser de fibra Yb de 3 GHz de alta potencia y radiación Cherenkov de fibra óptica proporciona nuevas capacidades a la tecnología láser ultrarrápida: generación de pulsos de ~14 fs con espectros suaves y cobertura de longitud de onda de banda ancha que se superpone con el intervalo de longitud de onda de los láseres de Ti:zafiro. También se demuestra una fuente de solitón Raman de femtosegundo a 3 Ghz ajustable de 1,15 pm a 1,35 pm. Usando fibra de cristal fotónico de 30 cm, el pulso de solitón Raman resultante a 1,35 pm tiene una potencia media de 0,9 W. A diferencia de la presente invención, este láser de fibra Yb no proporciona estabilidad a largo plazo. Además, las fibras del láser de fibra Yb no mantienen la polarización y la dispersión anómala se introduce por un componente que no es de fibra (es decir, un recubrimiento) y no por la propia fibra.

El documento científico [8] divulga un láser de fibra de solitón basado en una fibra dopada con erbio anómalamente dispersiva unida a tope a un espejo absorbente saturable para el bloqueo de modo pasivo. El láser genera pulsos de 180 fs con una tasa de repetición de 491 MHz y muestran una fluctuación de temporización tan baja como 20 fs en el intervalo de frecuencia de 1 kHz a 10 MHz. A diferencia de la presente invención, las fibras no mantienen la polarización. Por lo tanto, este láser de fibra de solitón no mantiene la estabilidad a largo plazo que se proporciona al mantener el estado lineal de polarización del régimen de emisión solitón.

El documento científico [9] se refiere a un sistema de formación de imágenes fototérmicas de IR medio que presenta un láser de sonda de fibra dopada con erbio ultrarrápido integrado. Con un láser de cascada cuántica (QCL) sintonizable por IR medio como el láser de bombeo, se excitan los modos moleculares vibratorios y los cambios inducidos térmicamente en el índice de refracción se miden con un láser de sonda. El láser de sonda ultrarrápido de fibras hecho a media en longitudes de onda de telecomunicaciones es compacto, robusto y, por tanto, una fuente atractiva en comparación con los láseres de sonda de Ti:zafiro voluminosos y sensibles a la alineación. Por tanto, en este caso, a diferencia de la presente invención, las fibras del láser de sonda de fibra dopada con erbio no mantienen la polarización y se usan dos fibras de diferente tipo en la cavidad (es decir, no es un único sistema de fibra de mantenimiento de la polarización). Además, la gestión de la disipación térmica requerida para evitar daños en el absorbedor saturable (SBR en este caso), una condición esencial para la estabilidad a largo plazo, se logra usando dos piezas de fibra de diferente tipo. En la presente invención, todas las condiciones para obtener estabilidad a largo plazo (incluida la de no dañar el absorbedor saturable), se obtienen con una única pieza de fibra de un solo tipo.

El documento US20120320934 divulga un dispositivo de generación de láser con bloqueo de modo de fibra óptica ambientalmente estable que tiene una placa acromática de cuarto de onda. Una unidad de fibra óptica está formada por una fibra óptica de mantenimiento de polarización (MP), y una rejilla de Bragg está formada en una primera región desde un extremo en dirección al otro extremo, un material de ganancia se dopa en un núcleo de una segunda región restante. Una unidad de acoplamiento óptico proporciona una entrada de láser de bombeo a un extremo de la unidad de fibra óptica y emite una entrada de láser desde la unidad de fibra óptica. Una unidad de lente convierte una salida de láser desde el otro extremo de la unidad de fibra óptica y enfoca el láser en un cierto régimen. Una unidad de control de polarización incluye una placa acromática de cuarto de onda (AQWP) que se dispone entre las lentes que constituyen la unidad de lente y se fabrica laminando dos placas de cuarto de onda (QWP) de tal manera que los ejes rápidos de las QWP sean ortogonales entre sí y controla el bloqueo de modo del láser y el ancho de banda espectral ajustando un ángulo de la AQWP con respecto a un eje rápido o un eje lento de la unidad de fibra óptica. Una unidad de absorción saturable absorbe y refleja el láser que pasa a través de la segunda lente, resultando en el bloqueo de modo. Este láser con bloqueo de modo de fibra óptica no es un láser de fibra única ni mantiene la polarización. De hecho, se usa una unidad de control externa para mantener el estado de polarización del láser con bloqueo de modo y se usan dos fibras, uno con una fibra pasiva de rejilla de Bragg de fibra (FBG) y el otro dopado con un material de ganancia.

Las cavidades muy cortas en los láseres de fibra son realmente difíciles de gestionar, ya que todos los elementos deben estar perfectamente integrados en longitudes de fibra muy cortas (espejos, absorbedores saturables de bloqueo de modo pasivo, componentes de gestión de dispersión, etc.) y debido a que la ganancia necesaria tiene que alcanzarse con un medio activo de corta longitud. Además, las cavidades cortas, preferentemente, también tienen que gestionar la disipación térmica para evitar daños en los absorbedores saturables y tienen que ser robustos contra las vibraciones mecánicas.

Por lo tanto, se necesitan nuevos sistemas láser con bloqueo de modo, en particular, que tengan una cavidad láser de fibra única.

Descripción de la invención

De acuerdo con la presente invención, un sistema láser de fibra se define en la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas de la presente invención se definen en las reivindicaciones dependientes.

El sistema láser de fibra se basa en el bloqueo de modo pasivo solitónico y comprende, como es común en este campo, un diodo láser semiconductor y una cavidad láser de fibra que tiene un espejo dicroico y un espejo absorbente de semiconductor saturable (SESAM). El diodo láser semiconductor (también denominado diodo de bombeo), está configurado para emitir y suministrar a la cavidad láser de fibra una señal óptica de onda continua de una primera longitud de onda y potencia dadas, estando dicha longitud de onda y potencia configuradas para bombear ópticamente una fibra activa dopada de la cavidad láser de fibra. La cavidad láser de fibra está configurada para recibir la señal óptica de onda continua emitida y para emitir una señal óptica pulsada de una segunda longitud de onda dada que genera luz láser mediante la fibra activa dopada.

El espejo dicroico está ubicado en un primer extremo de la fibra activa dopada y está recubierto sobre la superficie transversal de dicho primer extremo. El SESAM está ubicado en un segundo extremo de la fibra activa dopada, opuesto al primer extremo. El espejo dicroico y el SESAM están configurados para reflejar de manera resonante la luz generada por la fibra activa dopada, permitiendo que la ganancia de la cavidad láser de fibra sea mayor que las pérdidas, para obtener una emisión láser en la cavidad láser de fibra, que se genera en forma de pulsos ultracortos con bloqueo de modo.

El sistema láser de fibra propuesto también comprende una unidad/módulo/medios, tal como un multiplexor, por ejemplo, un multiplexor por división de longitud de onda (WDM), configurado para acoplar el diodo láser semiconductor a la cavidad láser de fibra separando la luz de onda continua del diodo láser semiconductor recibida por dicha unidad de la luz pulsada generada por la fibra activa altamente dopada y un dispositivo aislador configurado para proteger la cavidad láser de fibra de los reflejos traseros.

De acuerdo con el sistema láser de fibra propuesto, el medio donde la luz se propaga dentro de la cavidad láser es una disposición totalmente de fibra formada por una única fibra, es decir, está completamente compuesta por una única fibra óptica activa dopada de un único tipo. La fibra única es una fibra activa altamente dopada que mantiene la polarización (es decir, diseñada y configurada para mantener un estado lineal de polarización de la luz láser) de un solo tipo, cuyas propiedades se seleccionan además para proporcionar la dispersión, el coeficiente no lineal y la ganancia requeridos para la solución de la emisión con bloqueo de modo solitónico. Los pulsos ultracortos con bloqueo de modo obtenidos son pulsos ultracortos con bloqueo de modo solitónico comprendidos en un intervalo de 100 fs < 10 ps con tasas de repetición fijas o variables de cientos de MHz a decenas de GHz.

Esta solución de fibra única propuesta proporciona una estabilidad a corto plazo muy alta de la emisión pulsada, con fluctuaciones de tiempo relativas al período por debajo de 0,024%(véase la tabla 2).

Adicionalmente, como hacen otras propuestas anteriores [1, 8, 9], pero solo con una única fibra en el caso de la presente invención, esta solución de fibra única proporciona una condición necesaria para la estabilidad a largo plazo, que consiste en una emisión de bloqueo de modo solitónico linealmente polarizada. Asimismo, a diferencia de las propuestas anteriores, esta cavidad de fibra única proporciona una solución original y más simple a las otras condiciones principales requeridas para la estabilidad a largo plazo:

- Por un lado, la morfología del SESAM se degrada con el tiempo por efectos térmicos si la potencia óptica de la luz láser y/o de la luz de bombeo que alcanza el SESAM está por encima del umbral de daño térmico. En las pocas técnicas anteriores en las que se aborda este problema [1, 9], la solución propuesta se basa en empalmar una pieza corta de fibra pasiva, de tipo diferente a la fibra activa de la cavidad, al extremo de la fibra activa, antes del SESAM. Esta pieza de fibra disipa el calor de la fibra activa que dañaría el SESAM. En la presente invención, en una realización, en particular, según el diseño de acuerdo con las ecuaciones 2 y 3, la longitud de onda y la potencia del diodo láser semiconductor son tales que, en combinación con las propiedades de absorción y emisión de la fibra activa, la potencia óptica del bombeo (es decir, la señal óptica de onda continua emitida desde el diodo láser) y de la luz láser que llega al SESAM está por debajo del umbral de daño térmico del SESAM (véanse los parámetros de diseño en la tabla 1). Por lo tanto, solo se requiere una única pieza de fibra de un único tipo para construir la cavidad láser.

- Por otro lado, la unión a tope de los extremos de fibra activos al espejo dicroico y/o al SESAM podría dejar un pequeño espacio libre de aire entre los medios acoplados que puede acumular resonancias ópticas que dañan el espejo dicroico y/o el SESAM. En una realización, la presente invención resuelve este problema al incluir un material de coincidencia de índice (es decir, un material con el mismo índice de refracción de la fibra activa), en las superficies del espejo dicroico y/o el SESAM en contacto con el extremo o extremos de fibra activos. Así, se evitan posibles resonancias dañinas debidas a dichos espacios de aire en la cavidad. En una realización particular, dicho material de coincidencia de índice está en forma de gel (por ejemplo, el gel de coincidencia de índice de Thorlabs con referencia G608N3, con un índice de refracción de 1,4378 a 1550 nm). Adicionalmente, para evitar la desalineación del haz óptico en las uniones a tope debido a vibraciones mecánicas, el gel de coincidencia de índice se puede solidificar con luz UV o calor tras su inclusión para evitar los espacios de aire, adhiriendo así rígidamente el espejo dicroico y/o el SESAM al extremo o extremos de fibra activos (por ejemplo, usando gel de coincidencia de índice curable de Norland Products con referencia NOA85, con un índice de refracción de 1,46 a 1550 nm).

En consecuencia, también se logra una alta estabilidad a largo plazo, con variaciones de potencia espectral óptica de 0,2 dB o menos para todas las longitudes de onda dentro del ancho de banda de emisión de ancho completo a la mitad del máximo (FWHM), en mediciones continuas de una hora o menos; y con una desviación estándar de potencia de salida media de 0,25 % o menos en mediciones continuas de 48 horas o menos. Asimismo, la cavidad de fibra única muestra un alto rendimiento de robustez mecánica, tan alto como para soportar fuertes golpes de martillo sin cambiar sus propiedades ópticas.

Por ejemplo, dichos parámetros de dispersión y no lineales podrían ser: dispersión de segundo orden de fibra activa (AF) (p2) comprendido en un intervalo de entre -0,005 a -0,5 ■ 10-24 s2/m, preferentemente de -0,140 ■ 10-24s2/m;valor de dispersión neta de la cavidad (D) comprendido en un intervalo de entre 0,004 a 0,4ps/nm,preferentemente de 0,011ps/nm;dispersión de tercer orden de AF (p2) cerca de 0s3/m;y coeficiente no lineal (y) comprendido en un intervalo entre 1 y 10 (W ■ km )i, preferentemente de 2,7 (W ■ km)'1.

El sistema láser de fibra propuesto puede incluir además un acoplador de fibra polarizante conectado a un puerto de dicha unidad a través del dispositivo aislador y configurado para proporcionar dos salidas para permitir mediciones síncronas del sistema láser de fibra. En algunas realizaciones, también se puede incluir un dispositivo de amplificación óptica configurado para amplificar una potencia de salida del sistema láser de fibra.

De acuerdo con una realización particular, dicha fibra activa altamente dopada incluye una fibra activa dopada con erbio/iterbio. Por ejemplo, la fibra activa dopada con erbio/iterbio puede tener una longitud en un intervalo comprendido de entre 0,5 a 20 cm, preferentemente de 10 cm y una absorción de bombeo óptico en el intervalo de cientos de dB/m, por ejemplo, 355 dB/m a una longitud de onda de 915 nm.

Por otra parte, la primera longitud de onda está comprendida en un intervalo de entre 912 a 918 nm, preferentemente 915 nm; la potencia dada está comprendida en un intervalo de entre 100 a 300 mW, preferentemente 120 mW; y la segunda longitud de onda está comprendida en un intervalo de entre 1525 a 1570 nm, preferentemente 1535 nm.

Adicionalmente, el SESAM puede tener una profundidad de modulación comprendida en un intervalo de entre un 2 a un 55 %, una fluencia de saturación comprendida en un intervalo de entre 10 a 150 pJ/cm2 y un tiempo de recuperación comprendido en un intervalo de entre 0,5 a 20 ps. De acuerdo con una realización particular, el SESAM comprende una profundidad de modulación del 22 %, una fluencia de saturación de 30 pJ/cm2 y un tiempo de recuperación de 2 ps.

En otras realizaciones, dicha fibra activa altamente dopada está dopada con otros iones de tierras raras, tales como Er3+, Yb3+, Tm 3+, Ho3+, Pr3+, entre otros y combinaciones de los mismos.

Las realizaciones de la presente invención también proporcionan, de acuerdo con otro aspecto, un método para la generación de bloqueo de modo solitónico usando el sistema del primer aspecto de la invención.

Por lo tanto, la presente invención proporciona un láser de fibra ambientalmente estable de operación a corto y largo plazo, basado en bloqueo de modo pasivo solitónico, con tasas de repetición de pulsos en el intervalo de cientos de MHz a decenas de GHz y emisión de longitud de onda en la banda de comunicaciones ópticas. Dicha estabilidad se ha estudiado mediante una variedad de mediciones en los dominios temporal y espectral, tanto óptico como eléctrico. A modo de ejemplo, se han obtenido duraciones de pulso de hasta 2,9 ps (véase la figura 4), fluctuaciones de tiempo relativas al período por debajo de 0,024%(véase la Tabla 2), y una estabilidad espectral óptica de < 0,2 dB (véase la Figura 6), para potencias de salida medias superiores a 100 mW con una estabilidad a largo plazo de hasta un 0,25 % de desviación estándar de potencia media (véase la figura 8).

Breve descripción de los dibujos

Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de la siguientedescripción detallada de las realizaciones, haciendo referencia a las figuras adjuntas, que deben tenerse en cuenta de manera ilustrativa y no limitativa, en las que:

La Figura 1 es una ilustración esquemática de una realización particular de la presente invención.

Las Figuras 2 a 8 ilustran algunos resultados obtenidos con el sistema láser de fibra propuesto basado en bloqueo de modo pasivo solitónico con una tasa de repetición de 1 GHz.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

La Figura 1 muestra una realización preferida del sistema láser de fibra propuesto. De acuerdo con esta realización preferida, se usa como bombeo un diodo láser semiconductor 10 que emite y suministra una señal óptica de onda continua de 915 nm y aproximadamente 120 mW. El láser suministrado desde el diodo láser semiconductor 10 se introduce en una cavidad 50 láser de fibra, una cavidad láser de fibra única, a través de un espejo dicroico 51 recubierto en la superficie de un conector FC/PC (no ilustrado por simplicidad de la Figura), que inicia la cavidad 50 láser de fibra única. De acuerdo con esta realización preferida, el espejo dicroico 51 tiene una reflectancia del -99 % a 1535 nm (segunda longitud de onda tal como se usa en las reivindicaciones) y una transmitancia del -99 % a 915 nm (primera longitud de onda). El bombeo alcanza la cavidad 50 láser de fibra única a través de un puerto común de un multiplexor 11 estándar, en este caso particular, un multiplexor por división de longitud de onda (WDM) de modo único de 976/1535 nm, que acopla el diodo láser semiconductor 10 al espejo dicroico 51. Cabe señalar que, en lugar de un multiplexor, otras unidades/módulos que tienen la misma funcionalidad, es decir, acoplar el diodo láser semiconductor 10 a la cavidad 50 láser de fibra única que separa la luz de onda continua del diodo láser semiconductor 10 de la luz generada por la fibra activa altamente dopada 52 también podrían usarse sin desviarse del alcance de protección de la presente invención.

Para obtener una estabilidad óptima a corto y largo plazo de la emisión láser, el sistema láser de fibra propuesto debe funcionar en régimen pulsado solitónico y debe preservarse un estado lineal de polarización de la señal óptica en su propagación dentro de la cavidad de fibra y el resto de fibras. Para este fin, todas las fibras ópticas y componentes de fibra de la Figura 1 son fibras de mantenimiento de polarización lineal (MP) y componentes de fibra de MP lineal.

Por lo tanto, el medio donde se propaga la luz dentro de la cavidad 50 láser de fibra única, que constituye una disposición totalmente de fibra, está completamente compuesto de una única fibra activa 52 de un solo tipo altamente dopada que mantiene la polarización. Esta fibra activa altamente dopada 52 puede tener una longitud comprendida entre 0,5-20 cm. De acuerdo con la realización preferida, la fibra activa altamente dopada 52 comprende una fibra de MP altamente dopada con erbio/iterbio de 10 cm de longitud (OFS EY125PM-SM-S). Sin embargo, esto no es limitativo como en otras realizaciones, y pueden usarse otras fibras altamente dopadas con otros iones de tierras raras, tales como Er3+, Yb3+, Tm 3+, Ho3+, Pr3+, entre otros, y combinaciones de los mismos.

Además, en esta realización preferida particular, un espejo absorbente de semiconductor saturable (SESAM) Batop InGaAs 53 con profundidad de modulación, fluencia de saturación, umbral de daño térmico y tiempo de recuperación del 22 %, 30 ^ j/cm 2, 1 mJ/cm2 y 2 ps respectivamente, también se coloca en el extremo del conector FC/PC de fibra activa altamente dopada.

Para mantener un régimen pulsado solitónico, la dispersión neta de fibra de la cavidad 50 láser de fibra única es anómala y se estima que su valor es de 0,011 ps/nm a partir de simulaciones posteriores.

Adicionalmente, se usa un aislador de mantenimiento de polarización 12 para proteger la cavidad 50 láser de fibra única de los reflejos traseros que pueden causar inestabilidades y también pueden dañar el láser. La salida láser es el puerto de 1535 nm del multiplexor 11, que, de acuerdo con esta realización preferida, está conectado a un acoplador de fibra polarizante (PFC) 13. Este PFC 13, que es un elemento opcional, es decir, en otras realizaciones, no ilustradas, su presencia no es obligatoria para que funcione el láser de fibra con bloqueo de modo propuesto, da dos salidas diferentes. La señal que sale del 90 % del puerto de transmisión del PFC 13 se amplifica adicionalmente mientras que el 10 % de la señal de referencia permanece para proporcionar una referencia óptica para mediciones síncronas y monitorización del modelo láser.

De acuerdo con la presente invención, la longitud de onda del diodo láser semiconductor 10, preferentemente, se selecciona para que sea de 915 nm, una longitud de onda a la que la fibra de erbio/iterbio altamente dopada 52 tiene una absorción de bombeo moderada de 355 dB/m, permitiendo por lo tanto un régimen de ganancia óptimo.

La configuración de láser propuesta de esta realización preferida da lugar a una tasa de repetición de 1 GHz. Sin embargo, la tasa de repetición se puede ajustar a valores de hasta decenas de MHz o hasta decenas de GHz aumentando o disminuyendo, respectivamente, la longitud total de fibra en la cavidad 50 y adaptando la fibra activa altamente dopada 52 a las necesidades de ganancia y dispersión del nuevo láser.

A continuación, se detallará una realización ilustrativa del modelo numérico usado.

Para modelar numéricamente las propiedades de emisión del sistema láser de fibra propuesto, la propagación del pulso en la cavidad 50 láser de fibra única se calcula resolviendo la ecuación de Schrodinger no lineal, NlSe (ecuación 1), usando un algoritmo de método de Fourier de etapa dividida simetrizado convencional (SSFM):

Donde D es el operador diferencial que cuenta para la dispersión y la absorción en un medio lineal y N es el operador no lineal que rige todos los efectos no lineales en la propagación de pulsos.

Esta ecuación, crucial en un sistema de transmisión de fibra, describe la propagación de la envolvente de variación lenta A(z, t) de una única polarización del campo eléctrico escalar de un pulso óptico normal a su eje de propagación.zes la coordenada espacial a lo largo de la fibra. Solo se ha considerado la modulación de fase propia (SPM) a través del parámetro no lineal de la fibra. Los efectos no lineales más complejos se desprecian en las simulaciones.

La estrategia de simulación de láser de fibra consiste en la propagación de la envolvente de campo óptico en viajes de ida y vuelta consecutivos. En un viaje de ida y vuelta, el pulso óptico se propaga a través de las diferentes secciones de fibra de la cavidad lineal resolviendo la ecuación (ecuación 1), en cada sección y los efectos dependientes de la longitud de onda de los elementos ópticos agrupados (el espejo dicroico 51 y el SESAM 53), se aplican discretamente. A medida que se completa un viaje de ida y vuelta a lo largo de la cavidad 50 láser de fibra única, el pulso resultante se inyecta en la primera sección de la cavidad 50 láser de fibra única y se calcula un nuevo viaje de ida y vuelta. Este proceso se repite y la salida se extrae tras la convergencia, que se comprueba mediante la estabilización de parámetros como la potencia de pico de pulso o el ancho de pulso. Esta convergencia se alcanza generalmente en unos pocos cientos de viajes de ida y vuelta.

La ganancia en el láser se modela según la ecuación (70) explicada por M. J. F. Digonnet en el documento "Rare-Earth-Doped Fiber Lasers and Amplifiers", Revisado y ampliado, CRC Press, Nueva York, 2001, que tiene debidamente en cuenta los efectos de saturación en el medio activo. Para ampliar la utilidad de (70) a un escenario más realista, se consideró una dependencia de la longitud de onda y la posición z de los parámetros en la ecuación de ganancia, que adopta la siguiente forma:

En la ecuación (ecuación 2),ryNtson el factor de superposición estimado entre el campo modal y la distribución de dopante de erbio y la densidad iónica total, respectivamente. Los parámetros crabs(A) y aem(A) representan las secciones transversales de absorción y emisión dependientes de la longitud de onda de la fibra activa altamente dopada 52.Psdenota la potencia de pulso media, calculada comoPs=Ep/Tr,siendoEp= /_”ra\A(z,t ) |2dt yTres el tiempo de ida y vuelta de la cavidad.Psat,Ppésímo yp*satson la potencia de saturación intrínseca del medio activo, el umbral de potencia de bombeo (la potencia de bombeo para la que las poblaciones de suelo y superior sean iguales) y la potencia de saturación efectiva de la fibra activa altamente dopada 52, que vienen dadas por:

Con Pp(z) siendo la potencia de bombeo efectiva estimada disponible tras una longitud z de fibra activa y siendo t una vida útil de fluorescencia media que caracteriza la transición de erbio. Se asume que esta potencia de bombeo efectiva varía a lo largo de la longitud de la fibra activa altamente dopada 52 a medida que Pp(z) = P<p>(0)-exp(-a<p>z) siendo P<p>(0) la potencia de bombeo en la entrada de la fibra activa altamente dopada 52 yapun parámetro que representa la absorción de la fibra en la longitud de onda de bombeo. El parámetrohrepresenta la constante de Planck. Los parámetrosvpyvoson la frecuencia óptica de bombeo (portadora central) y la frecuencia óptica de señal de luz láser (portadora central), respectivamente.ApyAoapuntan al área efectiva de modo de la fibra activa altamente dopada 52 en la frecuencia de bombeo (portadora central) y la frecuencia de la señal de luz láser (portadora central), respectivamente.

En el modelo numérico, dicha dependencia espectral y de la posición z de la ganancia del medio activo ha demostrado ser crucial y necesaria para modelar numéricamente de manera adecuada las propiedades de emisión del sistema láser de fibra propuesto. Cuando se incluyen tales dependencias de la ganancia del medio activo, no solo los valores calculados de ancho y forma de la salida láser coinciden con sus correspondientes resultados experimentales con una precisión muy alta (tanto en dominios espectrales como temporales), sino que también el umbral del láser y las potencias de salida del láser son muy similares a las obtenidas experimentalmente. Por el contrario, no considerar tales dependencias de la ganancia del medio activo da lugar a valores muy poco realistas del umbral del láser y las potencias de salida del láser. Con respecto al efecto SESAM 53 en el cálculo numérico, se evaluó como una pérdida de inserción dependiente de la intensidad del pulso.

La entrada de ruido aleatorio se empleó como semilla inicial en todas las simulaciones. La Tabla 1 muestra los valores de algunos de los parámetros usados en las simulaciones.

Tabla 1: Valores de algunos de los parámetros usados en las simulaciones de la realización preferida del sistema láser de fibra propuesto.

Parámetro Valor

Resolución en z 0,3125cmResolución en A 0,3nm

Resolución en t 31fs

Pérdidas no saturables de SESAM 15 %

Tiempo de recuperación de SESAM (t<s a>) 2ps

Fluencia de saturación del SESAM 30yJ/cm2Profundidad de modulación del SESAM 22 %

Umbral de daño térmico del SESAM 1mJ/cm2

Longitud de onda de bombeo 915 nm

Potencia de bombeo 120mW

Longitud de onda de la señal 1535nm

Longitud de fibra activa (AF) 10 cm

Parámetro ValorLongitud de la cavidad 10 cm

Absorción de bombeo de AF (a 915 nm) 355dB/m

Dispersión de segundo orden de AF (p2) -0,140-10-24s2/m

Valor de dispersión neta de la cavidad (D) 0,011ps/nmDispersión de tercer orden de AF (p3) 0s3/m

Coeficiente no lineal de AF (y) 2,7 (W ■km)-1

Área efectiva del modo láser (Aeff) 60,8 |jm2

Sección transversal de absorción de AF oabs (a 1535 nm) 1,86-10-25 m2

Sección transversal de emisión de AFOem(a 1535 nm) 2.72-10-25 m2

La Figura 2 muestra el régimen de formación de pulsos en modo estable simulado correspondiente a la realización preferida de la Figura 1 para una tasa de repetición de 1 GHz, calculado con las ecuaciones (ecuación 1) a (ecuación 3) y los parámetros de la Tabla 1. El recuadro muestra la salida de potencia media y la evolución del FWHM del pulso.

La Figura 3 muestra la comparación del espectro óptico de salida experimental y simulado del sistema láser de fibra propuesto correspondiente a la realización preferida de la Figura 1 para una tasa de repetición de 1 GHz, que ilustra la alta precisión del método de simulación. El cálculo se ha realizado con las ecuaciones (ecuación 1) a (ecuación 3) y los parámetros de la T abla 1.

La Figura 4 muestra el trazado de autocorrelación experimental de los pulsos ópticos de salida del sistema láser de fibra propuesto correspondiente a la realización preferida de la Figura 1 para una tasa de repetición de 1 GHz.

La Figura 5 muestra el trazado de osciloscopio experimental de la señal óptica de salida fotodetectada del sistema láser de fibra propuesto correspondiente a la realización preferida de la Figura 1 para una tasa de repetición de 1 GHz. Se observa un tren de pulsos con una tasa de repetición de 1 GHz.

La Figura 6 ilustra una medición de la estabilidad a largo plazo del espectro óptico. Se realizaron dos mediciones simultáneas con un analizador de espectro (Yokogawa AQ6370D Telecom Optical Spectrum Analyzer): Una medición de "RETENCIÓN MÁXIMA", que mantiene siempre el valor de intensidad máxima para cada longitud de onda y una medición de "RETENCIÓN MÍNIMA", que mantiene siempre el valor de intensidad mínimo para cada longitud de onda. Estos modos se mantuvieron activados durante 1 hora. En la Figura 6 (arriba) se muestran dos trazados, RETENCIÓN MÁXIMA (línea continua con puntos) y RETENCIÓN MÍNIMA (línea continua). Alrededor de la longitud de onda central no se observan variaciones. La diferencia entre ambos trazados se representa en la Figura 6 (abajo). Se mide menos de 0,2 dB de diferencia en el intervalo de FHWM, que está cerca de la sensibilidad proporcionada por el analizador de espectro óptico (0,1 dB).

La Figura 7 muestra el espectro eléctrico de RF experimental de la señal óptica de salida fotodetectada del sistema láser de fibra propuesto correspondiente a la realización preferida de la Figura 1 para una tasa de repetición de 1 GHz. El gráfico de la izquierda muestra un intervalo de hasta 26 GHz, que no muestra ninguna señal parásita en el intervalo espectral libre entre armónicos consecutivos del armónico fundamental de 1 GHz. El gráfico de la derecha muestra el espectro eléctrico de solo el armónico fundamental de 1 GHz, con una resolución de 10 kHz.

Como se conoce en el campo, la estabilidad a corto plazo en láseres con bloqueo de modo se caracteriza por la fluctuación de tiempo observada entre pulsos consecutivos en un corto período de tiempo, que normalmente oscila desde el valor del periodo de la señal láser pulsada (por ejemplo, 1 ns para una tasa de repetición de la señal de pulso de 1 GHz), a menos de un segundo. Esta fluctuación de tiempo se calcula preferentemente usando el método de integración del ruido de fase del armónico de RF fundamental de la señal pulsada fotodetectada [6]. Los resultados obtenidos con desfases de frecuencia de integración de límite bajo fc de 1 MHz, 10 kHz y 1 kHz se muestran en la tabla 2.

Tabla 2: Valores de ruido de fase y fluctuación de tiempo de la señal óptica de salida del sistema láser de fibra

fc Ruido de fase (dBc/Hz) Fluctuación de tiempo (fs)

10 MHz< -110 < 24

10 kHz-90 < 50

1 kHz-70 < 670

La Figura 8 muestra un ejemplo de una medición de la estabilidad a largo plazo de la potencia de salida óptica media del sistema láser de fibra propuesto correspondiente a la realización preferida de la Figura 1 para una tasa de repetición de 1 GHz, tras una etapa amplificadora de fibra óptica adicional. En este caso particular, se obtiene un valor medio de 105 mW y una desviación estándar del 0,25 % durante al menos 48 horas de funcionamiento.

Debido a que la potencia de salida del sistema láser de fibra propuesto ilustrado en la Figura 1 puede ser demasiado baja para aplicaciones específicas, en particular en el mercado de las comunicaciones, en algunas realizaciones alternativas de la presente invención también se incluye una unidad de amplificación para amplificar la potencia de salida del sistema láser de fibra.

El alcance de la presente invención se define en el siguiente conjunto de reivindicaciones.

Referencias:

[1] H. Byun, M. Y. Sander, A. Motamedi, H. Shen, G. S. Petrich, L. A. Kolodziejski, E. P. Ippen, y F. X. Kartner, "Compact, stable 1 GHz femtosecond Er-doped fiber lasers", Appl. Opt., vol. 49, n.° 29, págs. 5577-5582, octubre de 2010.

[2] A. Martinez y S. Yamashita, "Multi-gigahertz repetition rate passively modelocked fiber lasers using carbon nanotubes", Opt. Exp., vol. 19, n.° 7, págs. 6155-6l63, marzo de 2011.

[3] I. Hart!, G. Imeshev, L. Dong, G. C. Cho y M. E. Fermann, "Ultra-compact dispersion compensated femtosecond fiber oscillators and amplifiers", presentado en la Conf. on Lasers and Electro-Optics/Quant. Elect. and Laser Sci. and Phot. Appl. Syst. Techn., Baltimore MD, 22-27 de mayo de 2005, documento CThG1.

[4] C. K. Nielsen, B. Ortac, T. Schreiber, J. Limpert, R. Hohmuth, W. Richter y A. Tunnermann, "Selfstarting selfsimilar all-polarization maintaining Yb-doped fiber laser", Opt. Express, vol. 13, n.° 23, págs. 9346-9351, noviembre de 2005.

[5] J. W. Nicholson y M. Andrejco, "A polarization maintaining, dispersion managed, femtosecond figure-eight fiber laser", Opt. Express, vol. 14, n.° 18, págs. 8160-8167, septiembre de 2006.

[6] G. Serafino, P. Ghelfi, P. Pérez-Millán, G. E. Villanueva, J. Palaci, J. L. Cruz y A. Bogoni "Phase and Amplitude Stability of EHF Band Radar Carriers Generated From an Active Mode-Locked Laser", IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, vol. 29, n.° 23, págs. 3551-3559, diciembre de 2011.

[7] CHEN HUNG-<w>E<n>ET AL."3 GHz, ultrafast Yb-fiber laser sources: closing the spectral gaps", Visual Communications and Image Processing; 20-1-2004, vol. 9198.

[8] HYUNIL BYUNET AL:"High-repetition-rate, 491 MHz, femtosecond fiber laser with low timing jitter", OPTICS LETTERS, OPTICAL SOCIETY OF AMERICA, vol. 33, n.° 19, 1 de octubre de 2008, páginas 2221-2223.

[9] LlU HUIET AL:"Mid-IR photothermal imaging with a compact ultrafast fiber probe laser", VISUAL COMMUNICATIONS AND IMAGE PROCESSING; 20-1-200420- 1-2004; vol. 9198, 16 de septiembre de 2014, páginas 919808-919808.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema láser de fibra configurado para un funcionamiento en bloqueo de modo pasivo solitónico, que comprende una cavidad (50) láser de fibra con una ganancia, una fibra activa dopada (52) y

un diodo láser semiconductor (10), en donde el láser semiconductor (10) está configurado para emitir y suministrar a la cavidad (50) láser de fibra una señal óptica de onda continua de una primera longitud de onda y potencia dadas para bombear ópticamente la fibra activa dopada (52) de la cavidad (50) láser de fibra;

un dispositivo aislador (12) configurado para proteger la cavidad (50) láser de fibra de los reflejos traseros; en donde la cavidad (50) láser de fibra está configurada para recibir la señal óptica de onda continua emitida y para emitir una señal óptica pulsada de una segunda longitud de onda dada que genera luz láser por la fibra activa dopada (52), comprendiendo la cavidad (50) láser de fibra:

un espejo dicroico (51) ubicado en un primer extremo de la fibra activa dopada (52), y

un espejo absorbente de semiconductor saturable, SESAM, (53) ubicado en un segundo extremo, opuesto al primer extremo, de la fibra activa dopada (52),

en donde dicho espejo dicroico (51) y dicho SESAM (53) están configurados para reflejar de manera resonante la luz generada por la fibra activa dopada (52), permitiendo que la ganancia de la cavidad (50) láser de fibra sea mayor que las pérdidas, para obtener una emisión láser en la cavidad (50) láser de fibra, que se genera en forma de pulsos ultracortos con bloqueo de modo que son pulsos ultracortos con bloqueo de modo solitónico comprendidos en un intervalo de 100 s < 10 ps con tasas de repetición de cientos de MHz a decenas de GHz; y

una unidad (11) configurada para acoplar el diodo láser semiconductor (10) a la cavidad (50) láser de fibra separando la señal óptica de onda continua del diodo láser semiconductor (10) recibida por la unidad (11) de la luz generada por la fibra activa dopada (52);

en donde el sistema láser de fibra comprende una disposición totalmente de fibra configurada para propagar la luz a través de la misma dentro de la cavidad láser, estando formada la disposición totalmente de fibra por la fibra activa dopada (52) que es una única fibra que no se construye juntando, fijando, empalmando, conectando o fusionando entre sí diferentes tipos de fibras ópticas, estando la disposición totalmente de fibra compuesta completamente por dicha fibra activa dopada (52) que es una fibra de mantenimiento de polarización,

en donde la fibra activa dopada (52) tiene propiedades que se seleccionan para proporcionar una dispersión, un coeficiente no lineal, unos parámetros de ganancia y de estado de polarización requeridos para la emisión de bloqueo de modo solitónico;

en donde el diodo láser semiconductor (10) está configurado de tal manera que una longitud de onda y potencia del diodo láser semiconductor (10) se seleccionan de tal modo que, en combinación con las propiedades de absorción y emisión de la fibra activa (52), la potencia de la señal óptica de onda continua y de la luz láser que alcanza el SESAM (53) está por debajo de un umbral de daño térmico del SESAM (53);

el espejo dicroico (51) y/o el SESAM (53) incluyen un material de adaptación de índice en su superficie en contacto con el extremo/extremos de fibra activa,

de modo que la cavidad (50) láser de fibra produzca: una estabilidad a largo plazo con una variación de potencia espectral óptica de 0,2 dB o menos para todas las longitudes de onda dentro de la anchura completa a la mitad del máximo, FWHM, un ancho de banda de emisión en mediciones continuas de una hora y con una desviación estándar de potencia de salida media del 0,25 % o menos en mediciones continuas de 48 horas o menos, una estabilidad a corto plazo con fluctuaciones de tiempo relativas al período por debajo de 0,024 %<o>, siendo dicha estabilidad a corto plazo la fluctuación de tiempo entre pulsos consecutivos en un período de tiempo de entre 1 ns a menos de 1 s.

2. El sistema láser de fibra de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la fibra activa dopada (52) comprende una fibra activa dopada con erbio/iterbio.

3. El sistema láser de fibra de la reivindicación 2, en donde la fibra activa dopada con erbio/iterbio (52) tiene una longitud en un intervalo comprendido entre 0,5 y 20 cm.

4. El sistema láser de fibra de la reivindicación 3, en donde la longitud de la fibra activa dopada con erbio/iterbio (52) es de 10 cm.

5. El sistema láser de fibra de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en donde la fibra dopada con erbio/iterbio (52) tiene una absorción de bombeo óptico en el intervalo de cientos de dB/m.

6. El sistema láser de fibra de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera longitud de onda está comprendida en un intervalo entre 912 y 918 nm, la potencia dada está comprendida en un intervalo entre 100 y 300 mW y la segunda longitud de onda está comprendida en un intervalo entre 1525 y 1570 nm.

7. El sistema láser de fibra de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un acoplador de fibra polarizante (13) conectado a un puerto de la unidad (11) a través del dispositivo aislador (12) y configurado para proporcionar dos salidas para permitir mediciones síncronas del sistema láser de fibra.

8. El sistema láser de fibra de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad (11) es un multiplexor que incluye un multiplexor por división de longitud de onda, WDM.

9. El sistema láser de fibra de las reivindicaciones anteriores, en donde el SESAM (53) comprende una profundidad de modulación comprendida en un intervalo entre un 2 y un 55 %, una fluencia de saturación comprendida en un intervalo de entre 10 a 150 pJ/cm2 y un tiempo de recuperación comprendido en un intervalo de entre 0,5 a 20 ps.

10. El sistema láser de fibra de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un dispositivo de amplificación óptica configurado para amplificar una potencia de salida del sistema láser de fibra.

11. El sistema láser de fibra de la reivindicación 1, en donde dichos parámetros de dispersión comprenden una dispersión de segundo orden de fibra activa (p2) comprendida en un intervalo de entre -0,005 a -0,5 ■ 10-24s2/m,un valor de dispersión neta de cavidad (D) comprendido en un intervalo de entre 0,004 a 0,4ps/nmy una dispersión de tercer orden de fibra activa (p3) cerca de 0s3/m;y dicho coeficiente no lineal de fibra activa (<y>) está comprendido en un intervalo de entre 1 a 10 (W ■km)-1.

12. El sistema láser de fibra de la reivindicación 1, en donde la fibra activa dopada (52) está dopada con iones de tierras raras que incluyen al menos uno de Er3+, Yb3+, Tm3+, Ho3+ o Pr3+.

13. El sistema láser de fibra de la reivindicación 1, configurado de tal manera que las tasas de repetición son fijas o variables.