LT6261B - Ultratrumpųjų šviesos impulsų generavimo būdas ir generatorius - Google Patents
Ultratrumpųjų šviesos impulsų generavimo būdas ir generatorius Download PDFInfo
- Publication number
- LT6261B LT6261B LT2014505A LT2014505A LT6261B LT 6261 B LT6261 B LT 6261B LT 2014505 A LT2014505 A LT 2014505A LT 2014505 A LT2014505 A LT 2014505A LT 6261 B LT6261 B LT 6261B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- generator
- light pulses
- light
- optical
- spectrum
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 107
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 53
- 230000005374 Kerr effect Effects 0.000 claims abstract description 34
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 70
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 43
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 39
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 19
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 5
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 5
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 4
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 4
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 3
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- 206010061217 Infestation Diseases 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 2
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- -1 Glass Substances 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/0675—Resonators including a grating structure, e.g. distributed Bragg reflectors [DBR] or distributed feedback [DFB] fibre lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06791—Fibre ring lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/08018—Mode suppression
- H01S3/08022—Longitudinal modes
- H01S3/08027—Longitudinal modes by a filter, e.g. a Fabry-Perot filter is used for wavelength setting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/10084—Frequency control by seeding
- H01S3/10092—Coherent seed, e.g. injection locking
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1106—Mode locking
- H01S3/1112—Passive mode locking
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/5009—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30 the arrangement being polarisation-insensitive
- H01S5/5018—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30 the arrangement being polarisation-insensitive using two or more amplifiers or multiple passes through the same amplifier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/082—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Išradimas priklauso optinių technologijų sričiai ir yra skirtas ultra trumpųjų šviesos impulsų generavimo būdui. Ultratrumpų impulsų formavimo generatoriuje vienas ciklas apima šią operacijų seką: šviesos impulsus sustiprina, sustiprintus šviesos impulsus spektriškai išplečia dėl optinio Kerro efekto optiškai skaidrioje medžiagoje, išplėstų šviesos impulsų spektrą filtruoja atskiriant tam tikrų bangos ilgių šviesos impulsus, o kitų bangos ilgių šviesos impulsus išveda iš generatoriaus. Atskirtų bangos ilgių šviesos impulsus antrą kartą spektriškai išplečia dėl optinio Kerro efekto kitoje optiškai skaidrioje medžiagoje arba minėtoje optiškai skaidrioje medžiagoje, antrą kartą spektriškai išplėstų impulsų spektrą vėl filtruoja atskiriant kitus tam tikrų bangos ilgių šviesos impulsus, o kitų bangos ilgių šviesos impulsus išveda iš generatoriaus, kur pirmą kartą spektriškai atskirtų šviesos impulsų bangos ilgiai skiriasi nuo antrą kartą atskirtų šviesos impulsų bangos ilgių, toliau minėta ciklo operacijų seka kartojasi nuo pradžios sklindant šviesos impulsams uždara trajektorija, kuri sudaro generatoriaus kilpą, kurioje vyksta ultra trumpųjų šviesos impulsų generavimas.
Description
1
LT 6261 B Išradimas priklauso optinių technologijų sričiai ir yra skirtas ultra trumpų šviesos impulsų generavimo būdui, dėl optinio Kerro efekto optiškai skaidrioje medžiagoje spektriškai išplečiant sustiprintus šviesos impulsus ir atliekant šviesos impulsų dvigubą spektrinį atskyrimą skirtingose impulsų generatoriaus kilpos vietose.
Yra žinomas ultra trumpų šviesos impulsų generavimo būdas ir įrenginys, kurio veikimo principas pagrįstas išilginių lazerio modų sinchronizavimu, kuriame modų sinchronizacija pasiekiama, pasitelkiant įsisotinantį sugėriklį, pagamintą iš ištemptos optinės skaidulos segmento ir aplink kurį yra apvyniojamas anglies nanovamzdelių ir atitinkamo polimero mišinys. Ištemptos optinės skaidulos segmento srityje, sklindanti šviesa prasiskverbia į išorę ir sąveikauja su anglies nanovamzdeliais. Įsisotinanti sugertis ir modų sinchronizacija įmanoma dėl unikalių anglies nanovamzdelių savybių. Žinomas būdas ir įrenginys yra aprašytas JAV patente US2011/0280263A1,2011. Žinomo būdo ir įrenginio trūkumas yra tas, kad anglies nanovamzdelių ir polimero mišinio įsisotinantys sugėrikliai, kaip ir puslaidininkiniai įsisotinantys sugėrikliai turi savybę degraduoti. Dėl šios priežasties osciiiatoriaus veikimo laikas yra labai ribotas. Be to, šiuo būdu ne visada pavyksta pasiekti modų sinchronizacijos dėl netinkamų anglies nanovamzdelių sugėriklių spektrinių, energetinių ir laikinių charakteristikų
Yra žinomas ultra trumpų šviesos impulsų generavimo būdas ir įrenginys, kurio veikimo principas pagrįstas išilginių lazerio modų sinchronizavimu, kuriame modų sinchronizacija pasiekiama dėl šviesos impulsų poliarizacijos netiesinio sukimo efekto dėl optinio Kerro efekto optinėje skaiduloje, o impulsų formavimas, esant normalios dispersijos rezonatoriui, vyksta filtruojant impulsų spektrą, kuris išplinta dėl šviesos impulsų fazinės savimoduliacijos dėl optinio Kerro efekto optiškai skaidrioje medžiagoje. Osciiiatoriaus rezonatoriuje, kur dėl spektrinio filtravimo suformuojami stipriai čirpuoti pikosekundinės trukmės šviesos impulsai, kurie osciiiatoriaus išėjime gali būti suspaudžiami į femtosekundžių trukmės šviesos impulsus. Žinomas būdas ir įrenginys yra aprašytas JAV patente US2010220751A1, 2010. Žinomo būdo ir įrenginio trūkumas yra tas, kad yra labai nestabilus išoriniams trikdžiams, aplinkos temperatūros svyravimams ir tinkamas naudoti tik laboratorinėmis sąlygomis bei šiuo būdu generuojamų impulsų parametrai dažnai yra 2
LT 6261 B neprognozuojami, nes modų sinchronizacija yra pasiekiama poliarizaciją neišlaikančiose optinėse skaidulose. Išradimu siekiama padidinti generuojamų ultra trumpų šviesos impulsų energiją generatoriaus išėjime, schemos patikimumą, paprastumą, atsparumą išoriniams-aplinkos trikdymams, atsparumą senėjimui-degradacijai ir sumažinti savikainą. Uždavinio sprendimo esmė pagal pasiūlytą išradimą yra ta, kad ultra trumpųjų šviesos impulsų generavimo būde, apimančiame šviesos impulsų stiprinimą, šviesos impulsų spektro plėtimą dėl optinio Kerro efekto optiškai skaidrioje medžiagoje ir šviesos impulsų spektro filtravimą, ultratrumpų impulsų formavimo generatoriuje vienas ciklas apima šią operacijų seką: šviesos impulsus sustiprina, sustiprintus šviesos impulsus spektriškai išplečia dėl optinio Kerro efekto optiškai skaidrioje medžiagoje, išplėstų šviesos impulsų spektrą filtruoja spektrą selektuojančio optinio elemento pagalba atskiriant iš anksto pasirinktų bangos ilgių šviesos impulsus, o kitų bangos ilgių šviesos impulsus išveda iš generatoriaus, atskirtų bangos ilgių šviesos impulsus jeigu reikia sustiprina ir antrą kartą spektriškai išplečia dėl optinio Kerro efekto kitoje optiškai skaidrioje medžiagoje arba minėtoje optiškai skaidrioje medžiagoje, antrą kartą spektriškai išplėstų impulsų spektrą vėl filtruoja kito spektro selektuojančio optinio elemento pagalba atskiriant iš anksto pasirinktų bangos ilgių šviesos impulsus, o kitų bangos ilgių šviesos impulsus išveda iš generatoriaus, kur minėtoje operacijų sekoje pirmą kartą spektriškai atskirtų šviesos impulsų bangos ilgiai skiriasi nuo antrą kartą atskirtų šviesos impulsų bangos ilgių, toliau minėta ciklo operacijų seka kartojasi nuo pradžios sklindant šviesos impulsams uždara trajektorija, kuri sudaro generatoriaus kilpą, kurioje vyksta ultra trumpųjų šviesos impulsų generavimas. Minėtų operacijų sekos metu šviesos impulsai gali sklisti žiedine trajektorija sudarant ultra trumpųjų šviesos impulsų generatoriaus žiedinę kilpą. Taip pat minėtų operacijų sekos metu šviesos impulsai gali sklisti ta pačia persiklojančia trajektorija pirmyn ir atgal sudarant ultra trumpųjų šviesos impulsų generatoriaus tiesinę kilpą.
Pranašumą turinčiame šio išradimo konstrukciniame išpildyme ultra trumpų šviesos impulsų generatorius apima nemažiau kaip du spektrą selektuojančius optinius elementus, skirtus atskirti iš anksto nustatytų bangos ilgių šviesos impulsus, o kitų bangos ilgių šviesos impulsus išvesti iš generatoriaus per išvedimo šaką, kur 3
LT 6261 B bent viena minėta optiškai skaidri medžiaga, pasižyminti optiniu Kerro efektu, generatoriuje yra išdėstyta tarp spektrą selektuojančių optinių elementų sudarant generatoriaus kilpą, kurioje taip pat yra patalpintas bent vienas minėtas optinis stiprintuvas, kur pirmasis ir antrasis spektrą selektuojantys optiniai elementai, spektriškai atskiriantys skirtingų bangos ilgių šviesos impulsus, yra parinkti taip, kad jų spektrai nepersikloja iki kol šviesos impulsų spektras išplečiamas bent vienoje minėtoje optiškai skaidrioje mežiagoje, arba jų spektrai persikloja tik tiek, kad dėl spektrų persiklojimo susidariusio lazerio rezonatoriaus nuostoliai būtų didesni nei stiprinimas, be to, generatoriuje yra numatyta bent viena užkrato impulso įvedimo šaka.
Minėta generatoriaus kilpa gali būti žiedinė, kurioje ratu yra išdėstyti dvi minėtos optiškai skaidrios medžiagos, pasižyminčios optiniu Kerro efektu, pakaitomis su atitinkamais spektrą selektuojančiais optiniais elementais bei patalpintas bent vienas stiprintuvas.
Minėta generatoriaus kilpa gali būti tiesinė, kurioje yra išdėstyti du spektrą selektuojantys optiniai elementai tarp kurių išdėstyta bent viena minėta optiškai skaidri medžiaga, pasižyminti optiniu Kerro efektu bei minėtoje kilpoje patalpintas bent vienas stiprintuvas, o tiesinės kilpos galuose yra numatyti optiniai elementai, grąžinantys pasirinktų bangos ilgių šviesos impulsus atgal į generatoriaus kilpą. Užkrato impulso įvedimo į generatorių bent viena šaka gali būti optiškai sujungta su užkrato impulsų šaltiniu, geriau su atskiru šviesos impulsų lazeriniu šaltiniu. Kitu atveju yra numatyta optinė priemonė, skirta optiškai sujungti užkrato impulso įvedimo į generatorių bent vieną šaką su bent viena šviesos impulsų išvedimo iš generatoriaus šaka, kur minėta optinė priemonė gali būti lazerio kokybės moduliatorius ar optinis perjungiklis.
Spektrą selektuojantis optinis elementas yra minėtas stiprintuvas, o šviesos impulsų spektro selekcijos-filtravimo funkciją atlieka minėto stiprintuvo stiprinimo juosta. Šviesos impulsai sustiprinami ir spektriškai išplečiami dėl optinio Kerro efekto toje pačioje optiškai skaidrioje-stiprinimo medžiagoje, pavyzdžiui stiprinimo skaiduloje arba lazerio stiprinimo terpėje. Yra numatytas papildomas išorinis stiprintuvas, geriau skaidulinis stiprintuvas, į kurį gali būti nukreipti šviesos impulsai iš bet kurios šviesos impulsų išvedimo iš generatoriaus šakos. 4
LT 6261 B
Visas ultra trumpųjų šviesos impulsų generatorius yra iš skaidulinių elementų, būtent iš optinių skaidulų ir skaidulinių komponentų.
Vartojami terminai:
Spektrą selektuojantis optinis elementas SSOE (bangos ilgiui jautrus optinis elementas): dielektrinis filtras, interferencinis filtras, dichroinis veidrodis, skaidulinė Brego gardelė, tūrinė Brego gardelė, difrakcinė gardelė, prizmė, Lyot filtras, akustooptinis derinamas filtras, Fabry-Perot interferometras, stiprintuvas su atitinkama stiprinimo juosta ir t.t.
Stiprintuvas: lazerinis (kvantinis) stiprintuvas, parametrinis šviesos stiprintuvas (veikiantis tribangės arba keturbangės netiesinės sąveikos principu), Ramano stiprintuvas, Brijueno stiprintuvas, puslaidininkinis optinis stiprintuvas, skaidulinis stiprintuvas ir t.t.
Optiškai skaidri medžiaga, pasižyminti optiniu Kerro efektu: optinė skaidula, fotoninių kristalų skaidula, fotoninis kristalas, stiklas, skystis, stiprinimo skaidula arba bet kokia kita optiškai skaidri medžiaga, kurios *(3) Φ 0.
Kokybės moduliatorius arba optinis perjungiklis: akustooptinis moduliatorius, Pokelso celė, elektrooptinis moduliatorius, MEMS perjungiklis, besisukanti prizmė, pjezoelektrinis optinis perjungiklis, SESAM, įsisotinantis puslaidininkinis sugėriklis ir t.t.
Optinės priemonės: stiprintuvas, optiškai skaidri medžiaga pasižyminti optiniu Kerro efektu (kurios kubinis optinis netiesiškumas j(3) ψ 0) ir spektrą selektuojantis optinis elementas.
Impulsų generatoriaus kilpa: šviesos impulsų uždara sklidimo trajektorija, kurioje ištėstytos impulsų generatoriaus optinės priemonės. Pagal analogiją su lazerio rezonatoriumi, impulsų generatoriaus kilpa gali būti žiedinės konfigūracijos, kai šviesos impulsas sklinda viena kryptimi ratu generatoriaus kilpa arba kilpa gali būti tiesinė, kai impulsas sklinda pirmyn ir atgal ta pačia persiklojančia uždara trajektorija. Šviesos impulsai, sklisdami optiškai skaidrioje medžiagoje dėl optinio Kerro efekto spektriškai išplinta. Spektriškai išplitę impulsai patenka į pirmąjį spektrą selektuojantį optinį elementą (SSOE I), kuris atskiria tik tam tikrus šviesos impulsų 5
LT 6261 B bangos ilgius ir nukreipia juos j kitą stiprinimo pakopą (stiprintuvą), kitus bangos ilgius SSOEI nukreipia j pirmąją išvedimo šaką. SSEO I spektriškai atskirti šviesos impulsai antrajame stiprintuve yra sustiprinami (bet nebūtinai) ir dėl optinio Kerro efekto optiškai skaidrioje medžiagoje vėl spektriškai išplinta. Spektriškai išplitę impulsai patenka j antrąjį spektrą selektuojantį optinį elementą (SSEO II), kuris atskiria tam tikrus šviesos impulsų bangos ilgius, tačiau ne tuos bangos ilgius, kuriuos atskiria SSOE I, ir nukreipia į pirmą stiprintuvą. Kitus bangos ilgius SSOE II nukreipia į antrąją išvedimo šaką. SSOE II spektriškai atskirti šviesos impulsai vėl yra sustiprinami pirmame stiprintuve ir dėl optinio Kerro efekto optiškai skaidrioje medžiagoje spektriškai išplinta. Šis, šviesos impulsų sustiprinimo, šviesos impulsų spektro išplėtimo dėl optinio Kerro efekto ir spektro atskyrimo procesas cikliškai kartojimas ir yra generuojami ultra trumpi šviesos impulsai. Pirmasis ir antrasis spektrą selektuojantys optiniai elementai gali būti bet kokių spektrinių charakteristikų, tačiau SSEO I ir SSEO II kartu neatskiria vienodų bangos ilgių, todėl gražinamų į generatoriaus kilpą šviesos impulsų spektrai yra atskirti, ir, esant pilnam impulsų generatoriaus kilpos apėjimui, generatoriaus kilpa yra spektriškai uždara šviesos impulsams. Kadangi impulsų generatoriaus kilpa yra spektriškai uždara, tai joje negali susižadinti išilginės lazerio modos ir dėl šios priežasties siūlomas impulsų generavimo būdas nėra susijęs su įprastine modų sinchronizacija. Impulsų generatoriaus kilpos ilgis - tai visas šviesos impulso sklidimo kelias generatoriaus kilpa, kol jis grįžta į tą pačią poziciją ir sklinda ta pačia kryptimi. Impulsų generatoriaus kilpa gali būti žiedinės konfigūracijos, kai impulsas sklinda viena kryptimi ratu generatoriaus kilpa arba kilpa gali būti tiesinė, impulsas sklinda pirmyn ir atgal ta pačia persiklojančia trajektorija. Šiuo būdu yra generuojami keletos nanodžaulių (nJ) energijos ir apie 1 ps trukmės šviesos impulsai. Dažnu atveju, priklausomai nuo šviesos impulsų generatoriaus konstrukcinių ypatumų, generuojami šviesos impulsai yra tiesiškai faziškai moduliuoti (čirpuoti), todėl juos, išoriniame šviesos impulsų kompresoriuje galima suspausti į femtosekundžių trukmės šviesos impulsus. Impulsų generavimo įrenginys gali būti pagamintas iš optinių skaidulų, tiek iš poliarizaciją išlaikančių, tiek ir iš neišlaikančių poliarizacijos, bei yra itin stabilus ir atsparus išoriniams-aplinkos trikdymams, aplinkos temperatūros svyravimams, yra ilgaamžis ir patikimas, nes nėra degraduojančių elementų, tokių kaip įsisotinantis puslaidininkinis sugėriklis (pvz. 6
LT 6261 B SESAM). Galimas labai platus praktinis generuojamų šviesos impulsų parametrų pasirinkimas (trukmė, energija, pasikartojimo dažnis, laikinės charakteristikos, spektrinės charakteristikos ir t.t.), priklausomai nuo konstrukcinių ypatumų (pasyvių ir aktyvių optinių skaidulų ilgiai, skaidulų šerdies diametrai, spektrą selektuojančių optinių elementų spektrinės charakteristikos, stiprintuvo stiprinimo koeficientai ir charakteristikos). Šis impulsų generavimo būdas veikia nepriklausomai nuo visos impulsų generatoriaus kilpos dispersijos, o bendra generatoriaus kilpos dispersija gali būti lygi nuliui, gali būti normali arba anomali. Nuo generatoriaus kilpos dispersijos priklauso tik impulsų laikinės ir spektrinės charakteristikos.
Spektrinis impulsų plėtimas gali būti realizuojamas dėl bet kurių netiesinių reiškinių, kurie susiję su optiniu Kerro efektu, t.y. fazinė savimoduliacija, kryžminė fazinė moduliacija, keturbangis maišymas. Bendru atveju spektrinis impulsų plėtimas gali būti realizuojamas bet kokioje optiškai skaidrioje medžiagoje (stiklai, optinės skaidulos, skysčiai, fotoniniai kristalai, dujos ir t.t.), kurioje pasireiškia optinis Kerro efektas (kubinis netiesiškumas nelygus nuliui, t.y. j(3) Ψ 0). Šviesos impulsai gali būti stiprinami bet kokiuose stiprintuvuose: lazeriniuose (kvantiniuose) stiprintuvuose, parametriniuose šviesos stiprintuvuose (tribangės arba keturbangės netiesinės sąveikos principu veikiančiuose), Ramano stiprintuvuose, Brijueno stiprintuvuose, puslaidininkiniuose optiniuose stiprintuvuose, skaiduliniuose stiprintuvuose. Šviesos impulsų spektro selekcija gali būti atliekama, pasitelkiant dielektrinius filtrus (juostiniai, trumpabangiai, ilgabangiai, daugiajuosčiai ir t.t.), Brego veidrodžius, skaidulinės Brego gardeles, difrakcines gardeles, Lyot filtrus, Fabry-Perot interferometrus, akustooptinius derinamus filtrus ar bet kokius kitus optinius elementus, pasižyminčiais spektriniu selektyvumu.
Ultra trumpų šviesos impulsų generatorius sužadinamas, paleidžiant užkrato impulsą pro užkrato įvedimo šaką arba trumpam sujungiant generatoriaus užkrato įvedimo šaką su generatoriaus išvedimo šaka, tokiu būdu trumpam (laiko trukmė, apytiksliai arba trumpesnė, per kurį šviesos impulsas apeina generatoriaus kilpą), spektriškai atidarant generatoriaus kilpą ir tokiu būdu sudarant lazerio rezonatorių, kuriame iš spontaninių triukšmų išsivysto užkrato impulsas. Generatoriaus išvedimo ir užkrato įvedimo šakas galima sujungti pasitelkiant žinomus impulsinių lazerių kokybės moduliatorius, sparčius optinius perjungiklius, tiek aktyvius, tiek ir pasyvius (akustooptinis moduliatorius, Pokelso celė, MEMS perjungiklis, pjezoelektrinis 7
LT 6261 B perjungiklis, puslaidininkinis optinis stiprintuvas, besisukanti prizmė, jsisotinantis puslaidininkinis sugėriklis, įsisotinančios sugerties veidrodis ir t.t.). Taip pat, ultra trumpų impulsų generatorių galima sužadinti, trumpam perklojant, spektrą selektuojančių optinių elementų spektrines charakteristikas ir tokiu būdu sudarant lazerio rezonatorių, kuriame iš spontaninių triukšmų išsivysto užkrato impulsas. Užkrato impulsas, lyginant su generatoriaus generuojamų impulsų parametrais (trukmė, energija, spektro plotis, spektrinė fazė, laikinė forma ir t.t.) turi sutapti tik apytiksliai ir gali skirtis keliomis eilėmis. Užkrato impulsui patekus į generatoriaus kilpą, per keletą ciklų susiformuoja atitinkamų charakteristikų impulsai ir generatoriaus išėjime registruojami stabilių charakteristikų (energetinių, laikinių, spektrinių) ultra trumpi šviesos impulsai. Impulsų generatoriaus kilpoje galima sužadinti ir generuoti ne tik vieną cirkuliuojantį impulsą, bet ir daugiau impulsų. Žiedinės konfigūracijos impulsų generatoriaus kilpoje galima generuoti impulsus, sklindančius priešingomis kilpos kryptimis. Impulsų generatorius yra atsparus kilpoje galimiems Frenelio atspindžiam, Fabri-Perot etalonams patalpintiems generatoriaus kilpoje ir dėl šios priežasties generatoriaus kilpa gali būti sudaryta iš laibai skirtingų optinių skaidulų, galima įvirinti tuščiavidures fotoninių kristalų skaidulas (PCF) nesibaiminant Frenelio atspindžių, kurie sutrikdytų generatoriaus veiką. Impulsų generatorius gali būti pagamintas visiškai skaidulinis, suvirinant tarpusavyje skaidulas ir skaidulinius komponentus (šakotuvai, WDM, skaidulinės Brego gardelės, skaiduliniai poliarizatoriai, skaiduliniai veidrodžiai, skaiduliniai kaupinimo spinduliuotės diodai). Generatorius gali būti pagamintas iš poliarizaciją išlaikančių ir neišlaikančių optinių skaidulų, vienamodžių ir didelio modos ploto skaidulų. Generatoriaus generuojamus impulsus galima suspausti iki spektriškai ribotos trukmės (femtosekundžių eilės), prie išėjimo šakos prijungus atitinkamo ilgio tuščiavidurės šerdies PCF skaidulą su anomalia grupinių greičių dispersija (pvz. HC-1060, NKT Photonics).
Fig. 1. - pasiūlyto įrenginio optinė schema, kurioje visos optinės priemonės išdėstytos viena paskui kitą ratu ir sudaro žiedinę ultra trumpų šviesos impulsų generatoriaus kilpą.
Fig. 2. - pasiūlyto įrenginio optinė schema, kurioje visos optinės priemonės išdėstytos viena paskui kitą, šviesos impulsai pirmyn ir atgal sklinda ta pačia persiklojančia uždara trajektorija ir sudaro tiesinę ultra trumpų šviesos impulsų 8
LT 6261 B generatoriaus kilpą. Schemoje papildomai pavaizduotas kokybės moduliatorius, skirtas ultra trumpų šviesos impulsų generatoriaus sužadinimui.
Fig. 3. - pavaizduoti pirmojo ir antrojo spektrą selektuojančių optinių elementų, šiuo konkrečiu atveju spektrinių filtrų, pralaidumo charakteristikų, priklausomai nuo bangos ilgio, pavyzdžiai.
Fig. 4. - pavaizduota pasiūlyto įrenginio schema, kuri sudaryta vien tik iš skaidulų ir skaidulinių komponentų, skaidulinio generatoriaus kilpa tiesinė.
Siūlomas ultra trumpų šviesos impulsų generavimo būdas apima šią ciklišką-pasikartojančią operacijų seką: šviesos impulsų sustiprinimą, sustiprintų šviesos impulsų spektro išplėtimą dėl optinio Kerro efekto optiškai skaidrioje medžiagoje, spektriškai išplėstų šviesos impulsų spektrinio atskyrimo pirmuoju spektrą selektuojančiu optiniu elementu (SSOE I), kuris atskiria tik tam tikrus šviesos impulsų bangos ilgius, o kitus bangos ilgius nukreipia į išvedimo šaką, SSOE I spektriškai atskirtų šviesos impulsų sustiprinimą Gei būtina), sustiprintų šviesos impulsų spektro išplėtimo dėl optinio Kerro efekto optiškai skaidrioje medžiagoje, spektriškai išplėstų šviesos impulsų spektrinio atskyrimo antruoju spektrą selektuojančiu optiniu elementu (SSOE II), kuris atskiria tam tikrus šviesos impulsų bangos ilgius, išskyrus tuos kurios atskiria SSOE I, o kitus bangos ilgius nukreipia į antrąją generatoriaus išvedimo šaką. SSOE II spektriškai atskirti šviesos impulsai grįžta j pradinę poziciją ir po to operacijų seka vėl cikliškai kartojama.
Siūlomas ultra trumpų šviesos impulsų generavimo įrenginys, kuriame šviesos impulsų spektras plečiamas dėl optinio Kerro efekto optiškai skaidriose medžiagose (3, 4) pavaizduotas Fig. 1. Visos optinės priemonės (5, 3, 1,6, 4, 2) išdėstytos nuosekliai ratu ir šviesos impulsų sklidimo trajektorija sudaro žiedinę kilpą (11). Stiprintuve (5) sustiprinti šviesos impulsai spektriškai išplečiami optiškai skaidrioje medžiagoje (3), spektriškai išplėsti šviesos impulsai sklinda pro SSOE I (1), kuris atskiria-praleidžia tik tam tikrus šviesos impulsų bangos ilgius, kitų bangos ilgių šviesos impulsai yra nukreipiami į pirmąją išvedimo šaką (7). Pro SSOE I (1) prasklidę spektriškai atskirti šviesos impulsai nukreipiami į stiprintuvą (6). Stiprintuve (6) sustiprinti (bet nebūtinai) šviesos impulsai vėl spektriškai išplečiami optiškai skaidrioje medžiagoje (4) ir patenka į SSOE II (2), kuris atskiria-praleidžia tik tam tikrus šviesos impulsų bangos ilgius, o kitų bangos ilgių šviesos impulsus nukreipia į antrąją išvedimo šaką (8). SSOE I (1) ir SSOE II (2) neatskiria-nepraleidžia tų pačių 9
LT 6261 B bangos ilgių. Pro SSOEII (2) prasklidę spektriškai atskirti šviesos impulsai nukreipiami į stiprintuvą (5). Po to operacijų seka cikliškai vėl kartojasi. Ultra trumpų šviesos impulsų generatorius sužadinamas, įvedant užkrato impulsą per bet kurią užkrato įvedimo šaką (9, 10) arba trumpam sujungiant pirmąją išvedimo šaką (7) su pirmąją užkrato įvedimo šaka (9) arba antrąją išvedimo šaką (8) su antraja užkrato įvedimo šaka (10). Taip pat, ultra trumpų šviesos impulsų generatorius gali būti sužadinamas, trumpam perklojant SSOE I (1) ir SSOE II (2) spektrines charakteristikas, dėl ko spektriškai yra atidaroma impulsų generatoriaus kilpa (11), sudaromas lazerio rezonatorius ir iš spontaninių triukšmų išsivysto užkrato impulsas. Be to stiprintuvas (6) nėra būtinas, jei SSOE I (1) spektriškai atskirto-praėjusio impulso smailinę galia yra pakankama, kad jo spektras išplistų optiškai skaidrioje medžiagoje (4).
Fig. 1. Žiedinės kilpos ultra trumpų impulsų generavimo įrenginys. 1 -pirmasis spektrą selektuojantis optinis elementas; 2 - antrasis spektrą selektuojantis optinis elementas; 3, 4 - optiškai skaidrios medžiagos, kuriuose dėl optinio Kerro efekto (fazinės savimoduliacijos arba kryžminės moduliacijos arba keturbangio maišymo) išplinta impulsų spektras; 5, 6 - stiprintuvai, kuriuose šviesos impulsai yra sustiprinami; 7, 8 - pirmoji ir antroji ultra trumpų šviesos impulsų generatoriaus išvedimo šakos; 9, 10 - pirmoji ir antroji užkrato įvedimo šakos; 11 - ultra trumpų šviesos impulsų generatoriaus žiedinė kilpa.
Fig. 2 pavaizduotas kitas, tiesinės kilpos (11) ultra trumpų šviesos impulsų generavimo įrenginys, kai visos optinės priemonės (2, 4, 5, 3,1) išdėstytos nuosekliai ir šviesos impulsų sklidimo trajektorijos pirmyn ir atgal sutampa ir sudaro tiesinę kilpą (11), kuriame šviesos impulsų spektras plečiamas dėl optinio Kerro efekto optiškai skaidriose medžiagose (3, 4). Stiprintuve (5) sustiprinti šviesos impulsai spektriškai išplečiami optiškai skaidrioje medžiagoje (3), spektriškai išplėsti šviesos impulsai patenka į SSOE I (1), kuris atskiria ir grąžina tik tam tikrus šviesos impulsų bangos ilgius, kiti bangos ilgiai yra nukreipiami į pirmąją išvedimo šaką (7). SSOE I (1) spektriškai atskirti ir grąžinti šviesos impulsai vėl patenka į optiškai skaidrią medžiagą (3), sklindant impulsams optiškai skaidria medžiaga (3) atgaline kryptimi, impulsų spektras gali nežymiai plisti, nes spektriškai atskirtų ir grąžintų impulsų smailinę galia gali būti nepakankama. Po to šviesos impulsai vėl patenka į stiprintuvą (5), stiprintuve (5) sustiprinti šviesos impulsai spektriškai išplečiami kitoje optiškai skaidrioje 10
LT 6261 B medžiagoje (4) ir patenka į SSOE II (2), kuris atskiria-grąžina tik tam tikrus šviesos impulsų bangos ilgius, o kitus bangos ilgius nukreipia į antrąją išvedimo šaką (8). Kartu SSOE I (1) ir SSOE II (2) neatskiria ir negrąžina tų pačių bangos ilgių šviesą į impulsų generatoriaus kilpą (11). SSOE II (2) spektriškai atskirti ir grąžinti šviesos impulsai vėl įvedami atgal į optiškai skaidrią medžiagą (4), sklindant šviesos impulsams optiškai skaidria medžiaga (4) atgaline kryptimi, spektras gali nežymiai plisti, nes spektriškai atskirtų ir grąžintų šviesos impulsų smailinę galia gali būti nepakankama. Po to impulsai vėl patenka į stiprintuvą (5) ir operacijų seka cikliškai kartojama. Ultra trumpų impulsų generatorius sužadinamas, įvedant užkrato impulsą per bet kurią užkrato įvedimo šaką (9, 10) arba išvedimo šaką (8) trumpam sujungiant su užkrato įvedimo šaka (10). Kokybės moduliatorius (12) trumpam yra atidaromas ir veidrodžiu (13) sujungiant išvedimo šaką (8) su užkrato įvedimo šaka (10) sudaromas lazerio rezonatorius, kuriame iš spontaninių triukšmų išsivysto užkrato impulsas. Analogiškai galima sujungti pirmąją užkrato įvedimo šaką (9) su pirmąja generatoriaus išvedimo šaka (7). Taip pat, ultra trumpų šviesos impulsų generatorius gali būti sužadinamas, trumpam perklojant SSOE I (1) ir SSOE II (2) spektrines charakteristikas, dėl ko spektriškai yra atidaroma impulsų generatoriaus tiesinė kilpa (11), sudaromas lazerio rezonatorius ir iš spontaninių triukšmų išsivysto užkrato impulsas. Be to, optiškai skaidri medžiaga (4) nėra būtina, jei nuo SSOE I (1) grįžtantys šviesos impulsai yra pakankamos smailinęs galios, kad spektriškai išplistų optiškai skaidrioje medžiagoje (3).
Fig. 2. Teisinės kilpos ultra trumpus impulsus generuojantis įrenginys su kokybės moduliatoriumi (12), skirtu užkrato impulso formavimui. 1 - pirmsis spektrą selektuojantis optinis elementas; 2 - antrasis spektrą selektuojantis optinis elementas; 3, 4 - optiškai skaidrios medžiagos, kuriose dėl optinio Kerro efekto (fazinės savimoduliacijos arba kryžminės moduliacijos arba keturbangio maišymo) išplinta impulsų spektras; 5 - stiprintuvas, kuriame šviesos impulsai yra sustiprinami; 7, 8 - pirmoji ir antroji ultra trumpų šviesos impulsų generatoriaus išvedimo šakos; 9, 10 - pirmoji ir antroji užkrato įvedimo šakos; 11 - ultra trumpų šviesos impulsų generatoriaus tiesinė kilpa; 12-moduliatorius; 13-veidrodis.
Fig. 3 pavaizduoti pirmojo (1) ir antrojo (2) spektrą selektuojančių optinių elementų, šiuo atveju spektrinių filtrų, pralaidumo charakteristikų, priklausomai nuo bangos ilgio, pavyzdžiai. Fig. 3a pavaizduotos juostinių filtrų spektrinės 11
LT 6261 B charakteristikos, pirmojo (1) ir antrojo (2) filtrų pralaidumo juostos yra atskirtos. Spektrinių filtrų (1, 2) pralaidumo juostos gali nežymiai persikloti, iki kol sudaryto lazerio rezonatoriaus nuostoliai didesni nei stiprinimas ir neprasideda lazerio laisvoji generacija. Fig. 3b. pavaizduotos šlaitinių spektrinių filtrų charakteristikos. Pirmasis spektrinis filtras (1) praleidžia tik trumpesnes bangas, o antrasis spektrinis filtras (2) praleidžia tik ilgesnes bangas. Fig. 3c pavaizduotos daugiajuosčių filtrų charakteristikos. Pirmojo ir antrojo spektrinių filtrų (1, 2) pralaidumo juostos nepersikloja arba persikloja tik tiek kol neprasideda lazerio laisvoji generacija. Fig. 3c pavaizduoti pirmasis spektrinis filtras (1) yra juostinis, o antrasis spektrinis filtras (2) yra šlaitinis, praleidžiantis tik ilgąsias bangas. Visuose pavyzdžiuose pavaizduotų pirmojo (1) ir antrojo (2) spektrinių filtrų pralaidumo funkcijos nepersikloja arba persikloja tik tiek, iki kol sudaryto lazerio rezonatoriaus nuostoliai didesni nei stiprinimas ir neprasideda lazerio laisvoji generacija.
Fig. 3. Pirmojo ir antrojo spektrą selektuojančių optinių elementų, šiuo atveju spektrinių filtrų, pralaidumo charakteristikų, priklausomai nuo bangos ilgio, pavyzdžiai: a - pirmasis filtras (1) ir antrasis filtras (2) yra juostiniai; b - šlaitiniai filtrai, pirmasis filtras (1) trumpąsias bangas praleidžiantis, antrasis filtras (2) ilgąsias bangas praleidžiantis; c - daugiajuosčiai filtrai, pirmojo ir antrojo filtro (1 ir 2) pralaidumo juostos nepersikloja arba persikloja tik tiek, kad neprasidėtų lazerio laisvoji generacija. Filtrų pralaidumo spektrai gali šiek tiek persikloti, iki kol nevyksta laisvoji lazerinė generacija, t.y. sudaryto lazerio rezonatoriaus nuostoliai didesni už stiprinimą.
Fig. 4 pavaizduotas kitas, visiškai skaidulinis, tiesinės kilpos, ultra trumpų šviesos impulsų generavimo įrenginys. Visas ultra trumpų šviesos impulsų generavimo įrenginys sudarytas iš optinių skaidulų ir skaidulinių komponentų, kurie tarpusavyje yra suvirinami. Šiuo atveju šviesos impulsų spektrą selektuojantys optiniai elementai (1, 2) yra skaidulinės Brego gardelės (14, 15), šviesos impulsai stiprinami stiprinimo skaiduloje (22), kuri gali būti legiruota, pavyzdžiui Yb jonais, šviesos impulsai spektriškai plečiami optinėse skaidulose (3, 4). Stiprinimo skaiduloje (22) sustiprinti šviesos impulsai prasklinda pro skaidulinį signalo-kaupinimo šakotuvą (19) ir spektriškai išplečiami optinėje skaiduloje (3), spektriškai išplėsti impulsai patenka į pirmąją skaidulinę Brego gardelę (14), tam tikra dalis šviesos impulsų spektro pirmojoje skaidulinėje Brego gardelėje (14) atspindi ir grįžta atgal, praėjusi 12
LT 6261 B impulsų spektro dalis patenka j pirmąją išvedimo/užkrato įvedimo šaką su antgaliu (16) ir išeina lauk. Grįžtantys spektriškai atskirti šviesos impulsai vėl sklinda pro optinę skaidulą (3), prasklinda pro skaidulinį signalo-kaupinimo šakotuvą (19) ir patenka į stiprinimo skaidulą (22). Sustiprinti šviesos impulsai prasklinda pro skaidulinį signalo-kaupinimo šakotuvą (20) ir spektriškai išplečiami optinėje skaiduloje (4), spektriškai išplėsti impulsai patenka į antrąją skaidulinę Brego gardelę (15), tam tikra dalis šviesos impulsų spektro antroje skaidulinėje Brego gardelėje atspinti ir grįžta atgal, praėjusi impulsų spektro dalis patenka į antrąją išvedimo/užkrato įvedimo šaką su antgaliu (17) ir išeina lauk. Antrojoje skaidulinėje Brego gardelėje (15) atspindėję ir grįžtantys šviesos impulsai vėl sklinda pro optinę skaidulą (4), prasklinda pro skaidulinį signalo-kaupinimo šakotuvą (20) ir patenka į stiprinimo skaidulą (22). Toliau operacijų seka cikliškai vėl ir vėl kartojama. Pirmosios ir antrosios skaidulinių Brego gardelių (14) ir (15) atspindžio spektrai nepersikloja arba persikloja iki tiek, kad sudaryto lazerio rezonatoriaus nuostoliai būtų didesni nei stiprinimas. Ultra trumpų šviesos impulsų generatorius sužadinamas, įvedant užkrato impulsą per bet kurią užkrato įvedimo/išvedimo šaką su antgaliu (16, 17) arba bet kurioje išvedimo šakoje su antgaliu (16, 17) trumpam atspindint generatoriaus generuojamą spinduliuotę atgal, tokiu būdu sudarant lazerio rezonatorių, kuriame iš spontaninių triukšmų išsivysto užkrato impulsas. Kaupinimo spinduliuotė į stiprinimo skaidulą (22) įvedama per skaidulinio signalo-kaupinimo šakotuvo (19) kaupinimo spinduliuotės įvedimo šaką (18). Nesugerta kaupinimo spinduliuotė stiprinimo skaiduloje (22) išvedama lauk per skaidulinio kaupinimo-signalo šakotuvo (20) kaupinimo spinduliuotės išvedimo šaką (21).
Fig. 4. Visiškai skaidulinis ultra trumpų šviesos impulsų generatorius, išplėsto spektro šviesos impulsai filtruojami skaidulinėse Brego gardelėse (14, 15). 3, 4 — pasyvios optinės skaidulos, kuriose dėl optinio Kero efekto išplinta impulsų spektras; 16, 17 - ultra trumpų šviesos impulsų išvedimo ir užkrato įvedimo šakos su antgaliais; 19, 20 - kaupinimo ir signalo šakotuvai (WDM); 18 - kaupinimo įvedimo šaka; 21 - nesugedo kaupinimo išvedimo šaka; 22 - stiprinimo skaidula.
Ultra trumpų šviesos impulsų generatorius gali turėti daugiau nei du spektrą selektuojančius optinius elementus, skirtus atskirti šviesos impulsų iš anksto nustatytus bangos ilgius, o kitų bangos ilgių šviesos impulsus išvesti iš generatoriaus per išvedimo šakas. Šiame generatoriuje tarp spektrą selektuojančių optinių 13
LT 6261 B elementų išdėstytomos optiškai skaidrios medžiagos, pasižyminčios optiniu Kerro efektu, sudarant generatoriaus kilpą, kurioje yra patalpintas bent vienas optinis stiprintuvas, kur kiekvienas iš minėtų spektrą selektuojančių optinių elementų spektriškai atskiria skirtingų bangos ilgių šviesos impulsus, kuriems sklindant tarp gretimų spektrą selektuojančių optinų elementų spektrai gali persikloti, tačiau šviesos impulsams prasklidus visus minėtus spektrą selektuojančius optininius elementus uždara trajektorija generatoriaus kilpa jų spektrai nepersikloja iki tol kol šviesos impulsų spektrai išplinta dėl optinio Kerro efekto minėtose optiškai skaidriose medžiagose arba jų spektrai persikloja tik tiek, kad dėl spektrų persiklojimo susidariusio lazerio rezonatoriaus nuostoliai yra didesni nei stiprinimas.
Claims (12)
14 LT 6261 B IŠRADIMO APIBRĖŽTIS 1. Ultra trumpųjų šviesos impulsų generavimo būdas, apimantis šviesos impulsų stiprinimą, šviesos impulsų spektro plėtimą dėl optinio Kerro efekto optiškai skaidrioje medžiagoje ir šviesos impulsų spektro filtravimą, besiskiriantis tuo, kad ultratrumpų impulsų formavimo generatoriuje vienas ciklas apima šią operacijų seką: šviesos impulsus sustiprina, sustiprintus šviesos impulsus spektriškai išplečia dėl optinio Kerro efekto optiškai skaidrioje medžiagoje, išplėstų šviesos impulsų spektrą filtruoja spektrą selektuojančio optinio elemento pagalba atskiriant iš anksto pasirinktų bangos ilgių šviesos impulsus, o kitų bangos ilgių šviesos impulsus išveda iš generatoriaus, atskirtų bangos ilgių šviesos impulsus jeigu reikia sustiprina ir antrą kartą spektriškai išplečia dėl optinio Kerro efekto kitoje optiškai skaidrioje medžiagoje arba minėtoje optiškai skaidrioje medžiagoje, antrą kartą spektriškai išplėstų impulsų spektrą vėl filtruoja kito spektro selektuojančio optinio elemento pagalba atskiriant iš anksto pasirinktų bangos ilgių šviesos impulsus, o kitų bangos ilgių šviesos impulsus išveda iš generatoriaus, kur minėtoje operacijų sekoje pirmą kartą spektriškai atskirtų šviesos impulsų bangos ilgiai skiriasi nuo antrą kartą atskirtų šviesos impulsų bangos ilgių, toliau minėta ciklo operacijų seka kartojasi nuo pradžios sklindant šviesos impulsams uždara trajektorija, kuri sudaro generatoriaus kilpą, kurioje vyksta ultra trumpųjų šviesos impulsų generavimas.
2. Būdas pagal 1-ą punktą, besiskiriantis tuo, kad minėtų operacijų sekos metu šviesos impulsai sklinda žiedine trajektorija bei sudaro ultra trumpųjų šviesos impulsų generatoriaus žiedinę kilpą (11).
3. Būdas pagal 1-ą punktą, besiskiriantis tuo, kad minėtų operacijų sekos metu šviesos impulsai sklinda ta pačia persiklojančia trajektorija pirmyn ir atgal bei sudaro ultra trumpųjų šviesos impulsų generatoriaus tiesinę kilpą (11).
4. Ultra trumpųjų šviesos impulsų generatorius, apimantis bent vieną stiprintuvą, bent vieną optiškai skaidrią medžiagą, pasižyminčią optiniu Kerro efektu, bent vieną spektrą selektuojantj optinį elementą, bei bent vieną šviesos impulsų išvedimo iš generatoriaus šaką, besiskiriantis tuo, kad generatorius apima nemažiau kaip du spektrą selektuojančius optinius elementus (1) ir (2), skirtus atskirti iš anksto nustatytų bangos ilgių šviesos impulsus, o kitų bangos ilgių šviesos impulsus išvesti iš generatoriaus per išvedimo šaką (7, 8), kur bent viena minėta optiškai skaidri 15 LT 6261 B medžiaga (3, 4), pasižyminti optiniu Kerro efektu, generatoriuje yra išdėstyta tarp spektrą selektuojančių optinių elementų (1) ir (2) sudarant generatoriaus kilpą (11), kurioje taip pat yra patalpintas bent vienas minėtas optinis stiprintuvas (5, 6), kur pirmasis ir antrasis spektrą selektuojantys optiniai elementai (1) ir (2), spektriškai atskiriantys skirtingų bangos ilgių šviesos impulsus, yra parinkti taip, kad jų spektrai nepersikloja iki kol šviesos impulsų spektras išplečiamas bent vienoje minėtoje optiškai skaidrioje mežiagoje (3, 4), arba jų spektrai persikloja tik tiek, kad dėl spektrų persiklojimo susidariusio lazerio rezonatoriaus nuostoliai būtų didesni nei stiprinimas, be to, generatoriuje yra numatyta bent viena užkrato impulso įvedimo šaka.
5. Generatorius pagal punktą 4, besiskiriantis tuo, kad minėta generatoriaus kilpa (11) yra žiedinė, kurioje ratu yra išdėstyti dvi minėtos optiškai skaidrios medžiagos (3) ir (4), pasižyminčios optiniu Kerro efektu, pakaitomis su atitinkamais spektrą selektuojančiais optiniais elementais (1) ir (2) bei patalpintas bent vienas stiprintuvas (5, 6).
6. Generatorius pagal punktą 4, besiskiriantis tuo, kad minėta generatoriaus kilpa (11) yra tiesinė, kurioje yra išdėstyti du spektrą selektuojantys optiniai elementai (1) ir (2) tarp kurių išdėstyta bent viena minėta optiškai skaidri medžiaga (3, 4), pasižyminti optiniu Kerro efektu bei minėtoje kilpoje (11) patalpintas bent vienas stiprintuvas (5), o tiesinės kilpos (11) galuose yra numatyti optiniai elementai, grąžinantys pasirinktų bangos ilgių šviesos impulsus atgal į generatoriaus kilpą (11).
7. Generatorius pagal bet kurį iš punktų 4-6, besiskiriantis tuo, kad užkrato impulso įvedimo į generatorių bent viena šaka (9,10) yra optiškai sujungta su užkrato impulsų šaltiniu, geriau su atskiru šviesos impulsų lazeriniu šaltiniu.
8. Generatorius pagal bet kurį iš punktų 4-6, besiskiriantis tuo, kad yra numatyta optinė priemonė, skirta optiškai sujungti užkrato impulso įvedimo į generatorių bent vieną šaką (9) arba (10) su bent viena šviesos impulsų išvedimo iš generatoriaus šaka (7) arba (8), kur minėta optinė priemonė gali būti lazerio kokybės moduliatorius ar optinis perjungiklis.
9. Generatorius pagal bet kurį iš punktų 4-8, besiskiriantis tuo, kad spektrą selektuojantis optinis elementas (1, 2) yra stiprintuvas (5, 6), o šviesos impulsų spektro selekcijos-filtravimo funkciją atlieka stiprintuvo (5, 6) stiprinimo juosta.
10. Generatorius pagal bet kurį iš punktų 4-9, besiskiriantis tuo, kad šviesos 16 LT 6261 B impulsai sustiprinami ir spektriškai išplečiami dėl optinio Kerro efekto toje pačioje optiškai skaidrioje-stiprinimo medžiagoje, pavyzdžiui stiprinimo skaiduloje arba lazerio stiprinimo terpėje.
11. Generatorius pagal bet kurį iš punktų 4-10, besiskiriantis tuo, kad yra numatytas papildomas išorinis stiprintuvas, geriau skaidulinis stiprintuvas, skirtas į jį nukreipti šviesos impulsus iš bet kurios šviesos impulsų išvedimo iš generatoriaus šakos (7) arba (8).
12. Generatorius pagal bet kurį iš punktų 4-10, besiskiriantis tuo, kad visas ultra trumpųjų šviesos impulsų generatorius yra iš skaidulinių elementų, būtent iš optinių skaidulų ir skaidulinių komponentų.
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2014505A LT6261B (lt) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | Ultratrumpųjų šviesos impulsų generavimo būdas ir generatorius |
| LTEP15747400.8T LT3178137T (lt) | 2014-08-06 | 2015-07-21 | Ultratrumpųjų šviesos impulsų generavimo būdas ir generatorius |
| PCT/EP2015/066645 WO2016020188A1 (en) | 2014-08-06 | 2015-07-21 | Method and generator for generating ultra-short light pulses |
| DK15747400.8T DK3178137T3 (da) | 2014-08-06 | 2015-07-21 | Fremgangsmåde og generator til generering af ultrakorte lysimpulser |
| US15/329,459 US10038297B2 (en) | 2014-08-06 | 2015-07-21 | Method and generator for generating ultra-short light pulses |
| JP2017526752A JP6276471B2 (ja) | 2014-08-06 | 2015-07-21 | 超短光パルス発生のための方法及び発生器 |
| PL15747400T PL3178137T3 (pl) | 2014-08-06 | 2015-07-21 | Sposób i generator do generowania ultrakrótkich impulsów światła |
| EP15747400.8A EP3178137B1 (en) | 2014-08-06 | 2015-07-21 | Method and generator for generating ultra-short light pulses |
| CN201580038484.1A CN106575849B (zh) | 2014-08-06 | 2015-07-21 | 超短光脉冲的发生方法及发生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2014505A LT6261B (lt) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | Ultratrumpųjų šviesos impulsų generavimo būdas ir generatorius |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2014505A LT2014505A (lt) | 2016-03-10 |
| LT6261B true LT6261B (lt) | 2016-04-11 |
Family
ID=53783680
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2014505A LT6261B (lt) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | Ultratrumpųjų šviesos impulsų generavimo būdas ir generatorius |
| LTEP15747400.8T LT3178137T (lt) | 2014-08-06 | 2015-07-21 | Ultratrumpųjų šviesos impulsų generavimo būdas ir generatorius |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LTEP15747400.8T LT3178137T (lt) | 2014-08-06 | 2015-07-21 | Ultratrumpųjų šviesos impulsų generavimo būdas ir generatorius |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10038297B2 (lt) |
| EP (1) | EP3178137B1 (lt) |
| JP (1) | JP6276471B2 (lt) |
| CN (1) | CN106575849B (lt) |
| DK (1) | DK3178137T3 (lt) |
| LT (2) | LT6261B (lt) |
| PL (1) | PL3178137T3 (lt) |
| WO (1) | WO2016020188A1 (lt) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LT6261B (lt) * | 2014-08-06 | 2016-04-11 | Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras | Ultratrumpųjų šviesos impulsų generavimo būdas ir generatorius |
| EP3235076B1 (en) * | 2014-12-15 | 2022-03-16 | IPG Photonics Corporation | Passively mode-locked fiber ring generator |
| US20190305516A1 (en) * | 2018-03-27 | 2019-10-03 | Cornell University | Self-seeded fiber oscillator |
| RU187071U1 (ru) * | 2018-08-06 | 2019-02-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Генератор лазерных импульсов с элементом спектральной компрессии |
| US11002894B1 (en) * | 2019-09-12 | 2021-05-11 | United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa | Laser communication network implemented with multi-chroic filters |
| CN112234417A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-01-15 | 杭州奥创光子技术有限公司 | 一种全光纤飞秒激光器及其方法 |
| CN113014328B (zh) * | 2021-02-24 | 2022-02-18 | 深圳大学 | 基于石墨烯材料的全光再生装置及脉冲信号再生方法 |
| CN113161863B (zh) * | 2021-03-05 | 2023-06-27 | 电子科技大学 | 基于时域锁模光电振荡器的微波脉冲产生装置及方法 |
| IT202200000167A1 (it) * | 2022-01-07 | 2023-07-07 | Bright Solutions S R L | Dispositivo per la compressione di impulsi laser dell'ordine del nanosecondo e conseguente generazione di impulsi ultracorti dell'ordine di cento femtosecondi |
| PL441102A1 (pl) | 2022-05-05 | 2023-11-06 | Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk | Quasi-liniowy całkowicie światłowodowy oscylator laserowy generujący ultrakrótkie impulsy oraz jego zastosowanie |
| EP4655849A1 (en) * | 2023-01-27 | 2025-12-03 | Teraxion Inc. | Ultrashort light pulse generator |
| JPWO2024166554A1 (lt) * | 2023-02-09 | 2024-08-15 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110280263A1 (en) | 2008-06-26 | 2011-11-17 | Khanh Kieu | Saturable absorber using a fiber taper embedded in a nanostructure/polymer composite and lasers using the same |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08122833A (ja) * | 1994-10-18 | 1996-05-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長変換装置 |
| DE10049394A1 (de) * | 1999-10-14 | 2001-05-31 | Siemens Ag | Verfahren zur Übertragung von Lichtimpulsen und Lichtwellen |
| US6804471B1 (en) * | 2000-01-05 | 2004-10-12 | Hrl Laboratories Llc | Apparatus and method of pulsed frequency modulation for analog optical communication |
| US7414780B2 (en) * | 2003-06-30 | 2008-08-19 | Imra America, Inc. | All-fiber chirped pulse amplification systems |
| EP1839375B1 (en) * | 2005-01-20 | 2014-06-04 | Massachusetts Institute of Technology | Mode locking methods and apparatus |
| EP1720223A1 (en) | 2005-05-07 | 2006-11-08 | Aarhus Universitet | Environmentally stable self-starting mode-locked waveguide laser and a method of generating mode-locked laser pulses |
| CN101611522B (zh) | 2006-09-18 | 2013-04-24 | 康奈尔研究基金会股份有限公司 | 完全正常色散的飞秒光纤激光器 |
| JP2008129205A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | パルス光源 |
| CN102239434B (zh) * | 2008-12-04 | 2014-11-26 | Imra美国公司 | 用于光纤激光器和放大器的高度稀土掺杂的光纤 |
| US8494014B2 (en) * | 2011-04-08 | 2013-07-23 | Auckland Uniservices Limited | Laser device |
| LT6261B (lt) * | 2014-08-06 | 2016-04-11 | Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras | Ultratrumpųjų šviesos impulsų generavimo būdas ir generatorius |
-
2014
- 2014-08-06 LT LT2014505A patent/LT6261B/lt not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-07-21 EP EP15747400.8A patent/EP3178137B1/en active Active
- 2015-07-21 DK DK15747400.8T patent/DK3178137T3/da active
- 2015-07-21 PL PL15747400T patent/PL3178137T3/pl unknown
- 2015-07-21 CN CN201580038484.1A patent/CN106575849B/zh active Active
- 2015-07-21 WO PCT/EP2015/066645 patent/WO2016020188A1/en not_active Ceased
- 2015-07-21 LT LTEP15747400.8T patent/LT3178137T/lt unknown
- 2015-07-21 JP JP2017526752A patent/JP6276471B2/ja active Active
- 2015-07-21 US US15/329,459 patent/US10038297B2/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110280263A1 (en) | 2008-06-26 | 2011-11-17 | Khanh Kieu | Saturable absorber using a fiber taper embedded in a nanostructure/polymer composite and lasers using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20170207597A1 (en) | 2017-07-20 |
| JP2017528005A (ja) | 2017-09-21 |
| DK3178137T3 (da) | 2019-07-22 |
| LT3178137T (lt) | 2019-07-25 |
| EP3178137A1 (en) | 2017-06-14 |
| WO2016020188A1 (en) | 2016-02-11 |
| EP3178137B1 (en) | 2019-06-26 |
| LT2014505A (lt) | 2016-03-10 |
| CN106575849A (zh) | 2017-04-19 |
| US10038297B2 (en) | 2018-07-31 |
| JP6276471B2 (ja) | 2018-02-07 |
| CN106575849B (zh) | 2019-08-06 |
| PL3178137T3 (pl) | 2020-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| LT6261B (lt) | Ultratrumpųjų šviesos impulsų generavimo būdas ir generatorius | |
| CN106716749B (zh) | 无源锁模光纤环形发生器 | |
| KR101804878B1 (ko) | 광 펄스의 스펙트럼 대역폭을 증가시키는 장치 및 이러한 장치의 사용으로 광 펄스의 지속 시간을 감소시키는 장치 및 방법 | |
| US20040125434A1 (en) | Microstructure fiber optical parametric oscillator | |
| JP5933591B2 (ja) | 光学的にロックされた高エネルギーｏｐｏ−ｏｐａ | |
| JPH06302881A (ja) | 能動型モード・ロッキング光ファイバ・レーザ発生器 | |
| CN105226498A (zh) | 一种基于双受激拉曼散射介质的双波长激光器 | |
| CN101986483A (zh) | 一种被动锁模脉冲激光器 | |
| TW201338319A (zh) | 光放大器系統及具有受限的脈衝能量之脈衝雷射 | |
| JP4070914B2 (ja) | 超広帯域光パルス発生方法 | |
| CN219123662U (zh) | 一种皮秒紫外激光器 | |
| US9557626B2 (en) | Stable, high efficiency, wavelength tunable fiber optic parametric oscillator | |
| CN103208726A (zh) | 一种低阈值自启动的双增益光纤激光器 | |
| US7633977B2 (en) | Multispectral laser with improved time division multiplexing | |
| RU2564519C2 (ru) | Волоконный импульсный кольцевой лазер с пассивной синхронизацией мод излучения (варианты) | |
| LT5736B (lt) | Daugkartinio praėjimo optinis stiprinimo būdas ir įrenginys | |
| CN205693132U (zh) | 一种双通道多波长脉冲激光器 | |
| Dong et al. | Tunable and switchable dual-wavelength passively mode-locked fiber ring laser with high-energy pulses at a sub-100 kHz repetition rate | |
| LT5968B (lt) | Šviesos impulsų suminio dažnio generavimo būdas ir įrenginys | |
| LT6971B (lt) | Šviesos impulso formavimo būdas ir įrenginys | |
| Heller et al. | Ultra-low noise quantum memory for quasi-deterministic single photons generated by Rydberg collective atomic excitations | |
| KR101344023B1 (ko) | 모드 락킹을 이용한 펄스 레이저 생성 장치 | |
| Hammer et al. | Gas-pressure tunable photon-pair generation in a suspended core fiber | |
| Antonio-Lopez et al. | Tunable Dual-Wavelength Erbium-Doped Fiber Ring Laser | |
| Thongmee et al. | Multi Transporters Generation for High Density Molecule Transportation via Optical Communication |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Patent application published |
Effective date: 20160310 |
|
| FG9A | Patent granted |
Effective date: 20160411 |
|
| QB9A | License for national patent granted |
Effective date: 20180423 |
|
| MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20190806 |