PL224638B1 - Sposób emisji promieniowania laserowego z dwupłaszczowego światłowodu wielomodowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób emisji promieniowania laserowego z dwupłaszczowego światłowodu wielomodowego.

Wynalazek należy do dziedziny techniki optoelektronika.

Z opisu patentowego US2013016740 znany jest światłowodowy tłumik modów płaszczowych umożliwiający wypromieniowanie poza światłowód promieniowania laserowego propagującego się w płaszczu tego światłowodu. W rozwiązaniu tym fragment światłowodu z odkrytym płaszczem znajduje się w termicznie przewodzącej obudowie i jest pokryty kilkoma warstwami kleju o różnym współczynniku załamania. Umożliwia to skuteczne wypromieniowanie poza światłowód promieniowania propagującego się w płaszczu.

Znana jest także, z opisu patentowego CN103197440, metoda usuwania promieniowania ze światłowodu dwupłaszczowego. W metodzie tej, do usuwania promieniowania ze światłowodu stosowane jest pokrycie metaliczne o współczynniku załamania wyższym niż współczynnik załamania płaszcza wewnętrznego światłowodu dwupłaszczowego. Rozwiązanie to umożliwia także obniżenie o 50% najwyższej temperatury pracy urządzenia, a współczynnik tłumienia promieniowania wynosi co najmniej 30 dB.

Z opisanego stanu techniki znane są rozwiązania umożliwiające usunięcie ze światłowodu mocy promieniowania propagującego się w płaszczu, jednak nie wpływają one na jakość wiązki promieniowania propagującego się w rdzeniu światłowodu. W przypadku zastosowań laserów i wzmacniaczy światłowodowych do zdalnej detekcji substancji lub w aplikacjach medycznych, bardzo istotne jest aby na wyjściu układu emitowane było tylko promieniowanie laserowe na długości fali sygnałowej, charak₂ teryzujące się bardzo dobrą jakością wiązki (parametr M²~1), co przy wykorzystaniu do generacji promieniowania wielomodowych włókien optycznych jest bardzo trudne do uzyskania.

Celem wynalazku jest stworzenie rozwiązania zapewniającego poprawę jakości wiązki laserowej emitowanej ze światłowodu wielomodowego i równocześnie umożliwiającego usunięcie ze światłowodu niepożądanego sygnału niezaabsorbowanego promieniowania pompy propagującego się w płaszczu dwupłaszczowych światłowodów aktywnych domieszkowanych jonami ziem rzadkich.

Sposób emisji promieniowania laserowego z dwupłaszczowego światłowodu wielomodowego, charakteryzujący się tym że do dwupłaszczowego światłowodu wielomodowego mocuje się za pomocą spawu telekomunikacyjny światłowodów jednomodowy o długości zapewniającej emisję promieniowania na wyjściu światłowodu w modzie podstawowym TEM00, a na wejście światłowodu podawane jest promieniowanie elektromagnetyczne, przy czym różnica średnicy rdzenia dwupłaszczowego światłowodu wielomodowego i średnicy rdzenia telekomunikacyjnego światłowodu jednomodowego jest nie większa niż 3:2.

Promieniowanie laserowe propagujące się w płaszczu dwupłaszczowego światłowodu wielomodowego wypromieniowane jest do otoczenia przez płaszcz jednomodowego światłowodu telekomunikacyjnego.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia połączenie dwupłaszczowego światłowodu wielomodowego z telekomunikacyjnym światłowodem jednomodowym, fig. 2 przedstawia widmo promieniowania zmierzone na wyjściu telekomunikacyjnego światłowodu jednomodowego przy transmisji przez połączenie 1.18 W mocy promieniowania fali sygnałowej propagującej się w rdzeniu i 560 mW mocy promieniowania fali pompującej propagującej się w płaszczu, fig. 3 przedstawia wyniki pomiarów promienia wiązki laserowej na wyjściu telekomunikacyjnego światłowodu jednomodowego w funkcji odległości od soczewki skupiającej i wyznaczony na ich podstawie parametr jakości wiązki w dwóch prostopadłych osiach.

Według zgłoszonego wynalazku emitowane było promieniowanie laserowe z krzemionkowego dwupłaszczowego światłowodu wielomodowego 1 domieszkowanego jonami Er³⁺/Yb³⁺ o średnicy rdzenia 2 równej 12 μm z ośmiokątnym płaszczem wewnętrznym 3 o średnicy 133 μm i aperturze numerycznej rdzenia NA=0.20 oraz aperturze numerycznej płaszcza NA=0.46. Do tego światłowodu za pomocą żarnikowej spawarki światłowodowej dospawany został telekomunikacyjny jednopłaszczowy, światłowód jednomodowy 4, który charakteryzował się średnią rdzenia 5 równą 8.2 μm, średnicą płaszcza 6 równą 125 μm i aperturą numeryczną NA=0.14. Długość jednomodowego światłowodu telekomunikacyjnego 4 wynosiła 23 cm. Z dwupłaszczowego światłowodu wielomodowego przez opracowane połączenie transmitowane było promieniowanie laserowe propagujące się w rdzeniu o długości fali sygnałowej 6 równej 1549 nm i mocy średniej wynoszącej 1.18 W oraz promieniowanie

PL 224 638 B1 laserowe 7 propagujące się w płaszczu dwupłaszczowego światłowodu wielomodowego o długości fali 970 nm i mocy 560 mW. Na wyjściu jednomodowego światłowodu telekomunikacyjnego 4 emitowane było promieniowanie sygnałowe 6 o długości fali 1549 nm i mocy średniej równej 1 W. W wyniku połączenia promieniowanie propagujące się w płaszczu 3 dwupłaszczowego światłowodu wielomodowego 1 zostało niemal całkowicie wypromieniowane do otoczenia przez płaszcz jednomodowego światłowodu telekomunikacyjnego 4, a stosunek sygnału 6 (fali o długości 1549 nm) do niepożądanego na wyjściu światłowodu jednomodowego promieniowania 7 o długości fali 970 nm wynosił ponad 58 dB, co zostało przedstawione na fig. 2. Przeprowadzone zostały także pomiary średnicy wiązki laserowej, ₂ na poziomie 1/e², emitowanej z jednomodowego światłowodu telekomunikacyjnego w funkcji odległości od soczewki skupiającej o ogniskowej równej 200 mm, z których wyznaczono parametr jakości

2 2 wiązki M² w dwóch prostopadłych osiach. Wyznaczony parametr M² w osi x wynosił M²=1.03, a w osi y ₂

M²=1.02, co świadczy o tym, że długość jednomodowego światłowodu telekomunikacyjnego była wystarczająca do emisji promieniowania o bardzo dobrej jakości wiązki, wyłącznie w modzie podstawowym TEM00.

Claims (1)

1. Sposób emisji promieniowania laserowego z dwupłaszczowego światłowodu wielomodowego, znamienny tym, że do dwupłaszczowego światłowodu wielomodowego (1) mocuje się za pomocą spawu telekomunikacyjny światłowodów jednomodowy (4) o długości zapewniającej emisję promieniowania na wyjściu światłowodu (4) w modzie podstawowym TEM00, a na wejście światłowodu (1) podawane jest promieniowanie elektromagnetyczne, przy czym różnica średnicy rdzenia (2) dwupłaszczowego światłowodu wielomodowego (1) i średnicy rdzenia (5) telekomunikacyjnego światłowodu jednomodowego (1) jest nie większa niż 3:2.