FR2737051A1 - Doped fibre laser used for reflectometry - has Bragg grating reflector at laser cavity outlet for satisfactory power at test wavelength - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à des dispositifs démission laser à cavité à fibre. The present invention relates to laser cavity fiber emitting devices.
Elle trouve en particulier avantageusement application en réflectométrie sur fibres optiques. It finds in particular advantageously application in reflectometry on optical fibers.
De nombreux réflectomètres pour la surveillance de réseaux optiques de télécommunication sont déjà connus. Many reflectometers for monitoring optical telecommunications networks are already known.
La longueur d'onde de ces réflectomètres est généralement située dans une des trois fenêtres de télécommunication (0,85 ym - 1,31 ym - 1,55 pm). The wavelength of these reflectometers is generally located in one of the three telecommunication windows (0.85 ym - 1.31 ym - 1.55 pm).
Pour éviter de perturber les communications d'exploitation lors de la mesure par le réflectomètre, il a récemment été proposé de travailler avec des longueurs d'onde plus élevées que les longueurs d'onde des fenêtres de télécommunication, et notamment de travailler avec des longueurs d'onde comprises entre 1,6 et 1,7 pm pour la vérification de réseau de télécommunication fonctionnant à la longueur d'onde de 1,55 pm. To avoid disturbing operating communications during measurement by the reflectometer, it has recently been proposed to work with wavelengths greater than the wavelengths of telecommunications windows, and in particular to work with lengths between 1.6 and 1.7 pm for the verification of telecommunications networks operating at the wavelength of 1.55 pm.
Notamment, certaines sociétés proposent aujourd'hui des réflectomètres travaillant à la longueur d'onde de 1,625 pm. In particular, some companies today offer reflectometers working at a wavelength of 1.625 pm.
A ce jour cependant, les sources lasers utilisées en réflectométrie sont des sources à base de semiconducteurs, qui s'avèrent d'une puissance insuffisante à des longueurs d'onde au-delà de 1,6 pm. To date however, the laser sources used in reflectometry are sources based on semiconductors, which prove to be of insufficient power at wavelengths beyond 1.6 μm.
L'invention propose quant à elle un dispositif d'émission laser qui permet de pallier cet inconvénient. The invention provides a laser emission device which overcomes this drawback.
La structure proposée permet en particulier une émission avec une puissance satisfaisante à une longueur d'onde décalée par rapport aux longueurs d'onde d'émission habituelles. The proposed structure allows in particular a transmission with a satisfactory power at a wavelength offset from the usual emission wavelengths.
Plus particulièrement, le dispositif proposé par l'invention est un dispositif d'émission laser comportant une cavité d'amplification à fibre optique dopée et des moyens pour la génération d'un signal optique de pompe, caractérisé en ce que le miroir en sortie de ladite cavité est un miroir de Bragg intégré à la fibre dopée, la longueur d'onde de Bragg de ce miroir étant comprise dans la bande de longueurs d'onde d'amplification de ladite fibre. More particularly, the device proposed by the invention is a laser emission device comprising a doped optical fiber amplification cavity and means for generating an optical pump signal, characterized in that the mirror at the output of said cavity is a Bragg mirror integrated into the doped fiber, the Bragg wavelength of this mirror being included in the amplification wavelength band of said fiber.
La longueur d'onde du réseau de Bragg correspond à la longueur d'onde d'émission du dispositif selon l'invention. The wavelength of the Bragg grating corresponds to the emission wavelength of the device according to the invention.
Comme on l'aura compris, un tel dispositif permet, par une simple adaptation de son réseau de Bragg, une émission laser à toute longueur d'onde comprise dans la bande d'amplification de la fibre dopée utilisée, et en particulier à toute longueur d'onde comprise entre 1,5 et 2,1 pm si l'on utilise des fibres dopées aux ions Erbium ou Thulium. As will be understood, such a device allows, by a simple adaptation of its Bragg grating, laser emission at any wavelength included in the amplification band of the doped fiber used, and in particular at any length wave between 1.5 and 2.1 pm if fibers doped with Erbium or Thulium ions are used.
En particulier, la longueur d'onde de Bragg du miroir de sortie est avantageusement comprise entre 1,6 et 1,7 pm. In particular, the Bragg wavelength of the output mirror is advantageously between 1.6 and 1.7 μm.
De préférence, les moyens d'émission du signal optique de pompe comportent une diode laser fibrée, dont la fibre de sortie est reliée à la fibre dopée de la cavité, le miroir en entrée de la fibre optique dopée étant un réseau de Bragg. Preferably, the means for transmitting the optical pump signal comprise a fiber laser diode, the output fiber of which is connected to the doped fiber of the cavity, the mirror at the input of the doped optical fiber being a Bragg grating.
Ainsi, le dispositif d'émission proposé constitue une source laser fibrée compacte. Thus, the proposed emission device constitutes a compact fiber laser source.
Dans un mode de réalisation avantageux, le réseau de Bragg en entrée de la fibre optique dopée constitue le réseau de Bragg de sortie, une fibre de sortie pour l'émission du signal laser généré dans la cavité étant couplée à une portion de fibre entre la diode et ledit réseau de Bragg. In an advantageous embodiment, the Bragg grating at the input of the doped optical fiber constitutes the output Bragg grating, an output fiber for the emission of the laser signal generated in the cavity being coupled to a portion of fiber between the diode and said Bragg grating.
Pour l'émission d'un signal laser pulsé, l'autre miroir de la cavité est alors un miroir tournant. For the emission of a pulsed laser signal, the other mirror of the cavity is then a rotating mirror.
Dans un autre mode de réalisation avantageux, la cavité présente deux réseaux de Bragg intégrés l'un en entrée, l'autre en sortie de la fibre dopée. In another advantageous embodiment, the cavity has two Bragg gratings integrated one at the input, the other at the output of the doped fiber.
Pour l'émission d'un signal laser pulsé, le dispositif d'émission comporte un modulateur disposé entre les deux réseaux de Bragg. For the emission of a pulsed laser signal, the emission device comprises a modulator arranged between the two Bragg gratings.
Le dispositif d'émission selon l'invention est avantageusement utilisé pour l'analyse d'une fibre optique ou d'un réseau de fibres optiques par réf lectométrie, notamment à des longueurs d'onde entre 1,6 et 1,7 ijm. The transmission device according to the invention is advantageously used for the analysis of an optical fiber or of an optical fiber network by ref lectometry, in particular at wavelengths between 1.6 and 1.7 ijm.
A cette longueur d'onde, il est en effet possible, à l'aide de filtres, de ne pas perturber le trafic optique du réseau ou de la ligne lors de la surveillance. At this wavelength, it is indeed possible, using filters, not to disturb the optical traffic of the network or the line during monitoring.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows.
Cette description est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif conforme à un mode de réalisation possible pour l'invention
- la figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif conforme à un autre mode de réalisation possible pour l'invention
- la figure 3 est un graphe illustrant la transmission d'un réseau de Bragg qui peut être utilisé dans un dispositif conforme à l'invention
- la figure 4 illustre une impulsion laser obtenue avec un dispositif conforme à l'invention et relevée sur un oscilloscope.This description is purely illustrative and not limiting. It should be read in conjunction with the accompanying drawings on which
- Figure 1 is a schematic representation of a device according to a possible embodiment for the invention
- Figure 2 is a schematic representation of a device according to another possible embodiment for the invention
- Figure 3 is a graph illustrating the transmission of a Bragg grating which can be used in a device according to the invention
- Figure 4 illustrates a laser pulse obtained with a device according to the invention and recorded on an oscilloscope.
Le dispositif illustré sur la figure 1 comporte une diode laser 1 pour l'émission d'un signal optique de pompe, un coupleur 2 et une cavité laser 3. The device illustrated in FIG. 1 comprises a laser diode 1 for the emission of an optical pump signal, a coupler 2 and a laser cavity 3.
La cavité laser 3 est constituée par une fibre dopée 5 qui s'étend entre un miroir tournant 6 et un réseau d'indice 7 formant réflecteur de Bragg. The laser cavity 3 is constituted by a doped fiber 5 which extends between a rotating mirror 6 and an array of index 7 forming a Bragg reflector.
La fibre 5 de la cavité laser 3 est une fibre dopée avec des ions de terre rare, par exemple des ions
Erbium ou Thulium.The fiber 5 of the laser cavity 3 is a fiber doped with rare earth ions, for example ions
Erbium or Thulium.
La longueur d'onde d'émission de la diode laser 1 est choisie de façon à exciter les ions insérés dans la fibre 5. Elle est par exemple, selon les ions terre rare de la fibre dopée, de 0,8 pm ou 0,98 pm. The emission wavelength of the laser diode 1 is chosen so as to excite the ions inserted into the fiber 5. It is for example, according to the rare earth ions of the doped fiber, of 0.8 pm or 0, 98 pm.
De façon à obtenir un gain linéique important, la concentration des ions de terre rare dans la fibre 5 est choisie aussi grande que possible. In order to obtain a significant linear gain, the concentration of the rare earth ions in the fiber 5 is chosen to be as large as possible.
Egalement, pour améliorer l'efficacité de l'émission des ions excités, la fibre 5 est avantageusement dopée en aluminium. Also, to improve the efficiency of the emission of excited ions, the fiber 5 is advantageously doped with aluminum.
Le réseau 7 est photo-inscrit dans la fibre 5. Network 7 is photo-registered in fiber 5.
Il réfléchit les ondes incidentes à la longueur d'onde de Bragg du réseau 7, qui est choisie dans la bande d'amplification de la fibre 5 dopée et correspond à la longueur d'onde d'émission désirée. It reflects the incident waves at the Bragg wavelength of the grating 7, which is chosen from the amplification band of the doped fiber 5 and corresponds to the desired emission wavelength.
La fibre 5 est en outre couplée, par une soudure
S, à une fibre 4 en sortie de la diode laser 1.The fiber 5 is also coupled, by a weld
S, to a fiber 4 at the output of the laser diode 1.
La fréquence de commutation du miroir tournant 6 est fonction de la fréquence souhaitée pour les impulsions émises par le dispositif d'émission de la figure 1. The switching frequency of the rotating mirror 6 is a function of the frequency desired for the pulses emitted by the emitting device of FIG. 1.
Ainsi, on obtient en sortie de la cavité 3 une émission à une longueur d'onde décalée par rapport à la longueur d'onde d'excitation principale de la fibre dopée 5. Thus, at the output of the cavity 3, an emission is obtained at a wavelength offset from the main excitation wavelength of the doped fiber 5.
Les impulsions en sortie du réseau de Bragg 7 sont envoyées sur une fibre 8 de sortie, qui est couplée à la fibre 4 par l'intermédiaire du coupleur 2. Ce coupleur 2 est un coupleur directionnel disposé entre la diode laser 1 et le réseau de Bragg 7. The pulses at the output of the Bragg grating 7 are sent to an output fiber 8, which is coupled to the fiber 4 via the coupler 2. This coupler 2 is a directional coupler placed between the laser diode 1 and the array of Bragg 7.
D'autres variantes de l'invention sont bien entendu possibles. Other variants of the invention are of course possible.
Notamment, pour améliorer le gain linéique de la fibre dopée, il peut être prévu un ou plusieurs réseaux dissipatifs gravés dans la fibre et permettant de supprimer l'émission spontanée amplifiée dans la bande centrale d'émission de la terre rare de la fibre dopée et ainsi d'augmenter le gain dans la bande extrême correspondant à la longueur d'onde d'émission. In particular, to improve the linear gain of the doped fiber, one or more dissipative networks can be provided etched in the fiber and making it possible to suppress the spontaneous amplified emission in the central emission band of the rare earth of the doped fiber and thus increasing the gain in the extreme band corresponding to the emission wavelength.
On a illustré sur la figure 2 une autre variante de réalisation possible pour l'invention. Another possible alternative embodiment for the invention has been illustrated in FIG. 2.
Le dispositif représenté sur cette figure comporte une diode laser fibrée 11 pour l'émission d'un signal de pompe, ainsi qu'une cavité 13 dans laquelle le signal en sortie de la diode 11 est envoyé. The device shown in this figure comprises a fiber laser diode 11 for the emission of a pump signal, as well as a cavity 13 into which the signal at the output of the diode 11 is sent.
La cavité 13 est constituée par une fibre dopée 15 et par deux réseaux de Bragg 17a, 17b gravés sur la fibre 15 à lune et à l'autre de ses extrémités. The cavity 13 is constituted by a doped fiber 15 and by two Bragg gratings 17a, 17b etched on the fiber 15 at the moon and at the other of its ends.
La fibre 15 est couplée par une soudure S à la fibre 14 en sortie de la diode 11. The fiber 15 is coupled by a solder S to the fiber 14 at the outlet of the diode 11.
Un modulateur 18 est prévu sur la fibre 15 entre les deux réseaux de Bragg 17a, 17b. A modulator 18 is provided on the fiber 15 between the two Bragg gratings 17a, 17b.
Ce modulateur d'intensité 18 et le miroir de Bragg 17b remplacent le miroir tournant 6. This intensity modulator 18 and the Bragg mirror 17b replace the rotating mirror 6.
Le modulateur 18 est actionné à une fréquence qui correspond aux impulsions à générer de façon à fermer rapidement la cavité laser ("Q switch" selon la terminologie anglo-saxonne). I1 peut être mécanique ou électrique (acousto-optique). The modulator 18 is actuated at a frequency which corresponds to the pulses to be generated so as to rapidly close the laser cavity ("Q switch" according to English terminology). I1 can be mechanical or electrical (acousto-optic).
De la même façon que pour l'exemple de réalisation illustrée sur la figure 1, la longueur d'onde de Bragg des réseaux 17a et 17b correspond à la longueur d'onde d'émission souhaitée. In the same way as for the embodiment illustrated in FIG. 1, the Bragg wavelength of the grids 17a and 17b corresponds to the desired emission wavelength.
Le dopage de la fibre 15 est choisi de façon que ladite longueur d'onde de Bragg se trouve dans la bande d'amplification de ladite fibre. The doping of the fiber 15 is chosen so that said Bragg wavelength is in the amplification band of said fiber.
On se réfère maintenant à la figure 3. We now refer to Figure 3.
On a illustré sur cette figure la transmission d'un réseau de Bragg réalisé par photo-inscription dans une fibre dopée au Thulium. This figure illustrates the transmission of a Bragg grating produced by photo-inscription in a fiber doped with Thulium.
Le photo-inscription de réseaux d'indice, par exemple au moyen de figures d'interférence dans l'ultraviolet, est classiquement connue de l'Homme du
Métier et ne sera pas décrite ici.The photo-inscription of index networks, for example by means of interference patterns in the ultraviolet, is conventionally known to the skilled person.
Business and will not be described here.
Le diamètre de coeur de cette fibre est de 4,5 pm. The core diameter of this fiber is 4.5 µm.
La différence d'indice est de 25 x 10-3. The difference in index is 25 x 10-3.
Son dopage est de 5000 ppm de Tu3+. Its doping is 5000 ppm of Tu3 +.
Pour une longueur d'onde de Bragg de 1,69 pm, le pas du réseau est de 569 nm ; sa longueur est de 1 cm. For a Bragg wavelength of 1.69 µm, the lattice pitch is 569 nm; its length is 1 cm.
Le coefficient de réflexion à la longueur d'onde de Bragg est de 90 % (-10 dB de transmission). The Bragg wavelength reflection coefficient is 90% (-10 dB transmission).
On a illustré sur la figure 4 un exemple d'impulsion laser obtenue avec le dispositif de la figure 1 et un réseau de Bragg du type de celui décrit en référence à la figure 3. An example of a laser pulse obtained with the device in FIG. 1 and a Bragg grating of the type described with reference to FIG. 3 is illustrated in FIG. 4.
La fibre dopée 5 était d'une longueur de 10 cm. The doped fiber 5 was 10 cm long.
La vitesse de rotation du miroir tournant 6 était de 200 tours/s. The rotation speed of the rotating mirror 6 was 200 revolutions / s.
La longueur d'onde de pompe était de 788 nm, avec une puissance de 60 mW (pour un seuil laser de 50 mw). The pump wavelength was 788 nm, with a power of 60 mW (for a laser threshold of 50 mw).
Les impulsions en sortie du coupleur 2 étaient des impulsions de 50 ns présentant une puissance crête de 2 W. The pulses at the output of coupler 2 were 50 ns pulses with a peak power of 2 W.
La source laser ainsi réalisée est par conséquent particulièrement adaptée à la réflectométrie à haute résolution spatiale. The laser source thus produced is therefore particularly suitable for reflectometry with high spatial resolution.
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1995
- 1995-07-20 FR FR9508790A patent/FR2737051B1/en not_active Expired - Fee Related
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