RU169901U1 - Многомодовый перестраиваемый генератор суперконтинуума - Google Patents
Многомодовый перестраиваемый генератор суперконтинуума Download PDFInfo
- Publication number
- RU169901U1 RU169901U1 RU2016116985U RU2016116985U RU169901U1 RU 169901 U1 RU169901 U1 RU 169901U1 RU 2016116985 U RU2016116985 U RU 2016116985U RU 2016116985 U RU2016116985 U RU 2016116985U RU 169901 U1 RU169901 U1 RU 169901U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photonic crystal
- supercontinuum
- radiation
- fiber
- crystal fiber
- Prior art date
Links
Images
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
- H01S3/06708—Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
- H01S3/06729—Peculiar transverse fibre profile
- H01S3/06741—Photonic crystal fibre, i.e. the fibre having a photonic bandgap
-
- 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
- H01S3/10007—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers
- H01S3/10023—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers by functional association of additional optical elements, e.g. filters, gratings, reflectors
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к лазерной технике. Многомодовый перестраиваемый генератор суперконтинуума содержит источник коротких лазерных импульсов, объектив ввода излучения в фотонно-кристаллическое волокно с диаметром сердцевины от 8 до 12 мкм и коэффициентом заполнения воздухом не менее 0,9 и объектив вывода излучения из фотонно-кристаллического волокна. Дополнительно содержит механизм перемещения и позиционирования с точностью 1 мкм торца фотонно-кристаллического волокна относительно источника излучения накачки короткими лазерными импульсами. Технический результат заключается в обеспечении возможности упрощения механизма перестройки параметров суперконтинуума. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Область техники
Полезная модель относится к области лазерной техники и нелинейной оптики, конкретно - к устройствам для спектральных преобразований оптической частоты лазерного излучения. Многомодовый перестраиваемый генератор суперконтинуума может применяться в частотной метрологии, волоконных сенсорных системах и оптической когерентной томографии.
Уровень техники
Из существующего уровня техники известны устройства для генерации широкополосного когерентного оптического излучения (суперконтинуума) при пропускании пикосекундных и фемтосекундных лазерных импульсов через различные типы оптических стекол, кристаллов и оптических волокон.
Разновидности генераторов суперконтинуума в качестве аналогов предлагаемого нового технического решения описаны, в том числе, в патентах CN 203014156, МПК G02B 6/02; G02F 1/35; H01S 3/067, опубликовано 2013-06-19, High-power high-efficiency super continuous spectrum light source, RU 150402, МПК H01S 3/067; H01S 3/10, опубликовано 2015-02-20, Генератор суперконтинуума с регулируемой шириной спектра и RU 152288, МПК H01S 3/109, опубликовано 2015-05-20, Волоконный генератор широкополосного когерентного излучения. Описанные в указанных патентах устройства включают в себя источник лазерных импульсов и отрезок нелинейного оптического волокна, в котором и происходит уширение спектра излучения источника. Излучение лазерного источника накачки, проходя через высоконелинейное оптическое волокно, испытывает уширение спектра за счет нелинейных оптических эффектов, в результате чего на выходе генерируется широкополосное излучение суперконтинуума. В описанных устройствах используются нелинейные волокна с относительно небольшим диаметром сердцевины до 3 мкм, таким образом, генерация суперконтинуума происходит только на фундаментальной моде. Регулировка ширины спектра осуществляется путем настройки поляризационного контроллера в лазере накачки.
Недостатками таких устройств является то, что параметры генерируемого суперконтинуума зависят от соотношения длины волны источника излучения и нуля дисперсии для фундаментальной моды волокна. Изменение параметров суперконтинуума, т.е. перестройку, можно достичь посредством изменения мощности накачки либо замены источника излучения или нелинейного волокна.
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели можно признать устройство, описанное в авторской научной статье «Visible supercontinuum generation in large-core photonic crystal fiber with high air-filling fraction», опубликованной в 2015 году в Journal of Physics Conference Series, Vol.: 584 p.и содержащее источник коротких лазерных импульсов, объектив ввода излучения в фотонно-кристаллическое волокно с диаметром сердцевины от 8 до 12 мкм и коэффициентом заполнения воздухом не менее 0,9 и объектива вывода излучения из фотонно-кристаллического волокна.
Однако в указанном устройстве не рассматривалась возможность использования механизма перестройки параметров спектра суперконтинуума путем возбуждения различных мод фотонно-кристаллического волокна посредством перемещения торца волокна относительно излучения накачки короткими лазерными импульсами.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является дополнение многомодового генератора суперконтинуума механизмом перестройки параметров спектра суперконтинуума посредством перемещения торца волокна относительно излучения накачки, позволяющего возбуждать различные моды нелинейного оптического волокна, на которых происходит генерация суперконтинуума и тем самым менять дисперсионные соотношения между длиной волны накачки и нулем дисперсии распространяющейся моды в волокне, что позволяет получать суперконтинуум как в аномальной, так и в нормальной областях дисперсии.
При этом перестраиваемый генератор суперконтинуума позволяет менять не только ширину спектра, но и параметры спектрального континуума независимо от уровня мощности лазера и без замены источника излучения или нелинейного волокна, а только за счет выбора моды волокна, на которой происходит генерация суперконтинуума, посредством перемещения торца волокна относительно излучения накачки, причем для каждой моды будет своя длина волны нулевой дисперсии относительно длины волны лазера, и тем самым достигается возможность получать генерацию суперконтинуума как в аномальной, так и нормальной областях дисперсии волокна, что значительно упрощает механизм перестройки параметров суперконтинуума.
Технический результат достигается тем, что предлагаемый многомодовый перестраиваемый генератор суперконтинуума содержит источник коротких (пикосекундных) лазерных импульсов, например, на основе кристалла Yb:KGW с пассивной синхронизацией мод за счет эффекта Керра, объектив ввода излучения в фотонно-кристаллическое волокно с диаметром сердцевины от 8 до 12 мкм и коэффициентом заполнения воздухом не менее 0,9 и объектив вывода излучения из фотонно-кристаллического волокна (примечание: исследования показали, что фотонно-кристаллические волокна с такими характеристиками поддерживают распространение не только фундаментальной моды, но и мод высшего порядка, в отличие от волокон с меньшим размером сердцевины и коэффициентом заполнения воздуха меньше 0.9). При этом предлагаемое устройство дополнительно содержит механизм (систему) точного (с точностью 1-2 мкм) перемещения и позиционирования торца фотонно-кристаллического волокна относительно источника излучения накачки короткими лазерными импульсами - для перестройки параметров спектра суперконтинуума путем возбуждения различных мод фотонно-кристаллического оптического волокна.
Перечень фигур
На фиг. 1 изображена структурно-функциональная схема предлагаемого устройства. Пример сечения используемого фотонно-кристаллического волокна представлен на фиг. 2.
На фиг. 3 представлен график спектральных характеристик для двух различных мод волокна, возбуждаемых путем перемещения торца фотонно-кристаллического волокна относительно излучения накачки.
Осуществление полезной модели
Генератор перестраиваемого суперконтинуума состоит из источника коротких импульсов 1, например, на основе кристалла Yb:KGW с пассивной синхронизацией мод за счет эффекта Керра, объектива ввода излучения в фотонно-кристаллическое волокно 2, устройства точного перемещения и позиционирования волокна 3, фотонно-кристаллического волокна 4 с диаметром сердцевины от 8 до 12 мкм и коэффициентом заполнения воздухом не менее 0,9 и объектива вывода излучения 5.
Устройство работает следующим образом. Источник излучения генерирует лазерные импульсы, которые проходят через фотонно-кристаллическое волокно, закрепленное в перемещающемся держателе, который используется для позиционирования сердцевины волокна относительно лазерного излучения накачки. При перемещении торца волокна происходит возбуждение различных мод, что приводит к перестройке параметров суперконтинуума. Точность перемещения торца волокна должна составлять от 1 до 2 мкм для обеспечения перестройки возбуждаемой моды.
Излучение, распространяющееся по фотонно-кристаллическому волокну, из-за волноводных особенностей фотонно-кристаллических волокон приобретает спектральное уширение вследствие воздействия нелинейно-оптических эффектов, таких как фазовая самомодуляция, солитонные эффекты, четырехволновое смешение и Рамановское рассеяние. Таким образом, на выходе фотонно-кристаллического волокна формируется излучение суперконтинуума на определенной моде волокна, выбор которой осуществляется перемещением торца фотонно-кристаллического волокна относительно излучения накачки короткими лазерными импульсами.
У предлагаемого многомодового генератора суперконтинуума можно управлять параметрами выходного излучения путем перестройки по возбуждаемым модам в волокне за счет перемещения торца волокна относительно излучения накачки, так как из-за различной дисперсии каждой моды параметры суперконтинуума меняются, что позволяет на одном волокне получать генерацию как в аномальной, так и нормальной областях дисперсии.
Перестройка параметров генерируемого суперконтинуума происходит за счет использования в составе предлагаемого устройства системы (или механизма) позиционирования с точностью от 1 до 2 мкм торца фотонно-кристаллического волокна с диаметром сердцевины более 8 мкм и коэффициентом заполнения воздухом не менее 0,9 относительно излучения накачки короткими лазерными импульсами.
Такая система точного перемещения и позиционирования торца фотонно-кристаллического волокна относительно излучения накачки может быть реализована посредством механически перемещающегося держателя.
На графике фиг. 3 представлены спектральные характеристики излучения суперконтинуума для двух различных мод волокна (тонкая линия - спектр суперконтинуума на моде LP21, утолщенная линия - спектр суперконтинуума на моде LP02), возбуждаемых путем перемещения торца фотонно-кристаллического волокна относительно излучения накачки. Эти графики показывают преимущество предлагаемой полезной модели, выражающееся в том, что без замены волокна или источника излучения можно осуществлять изменение таких параметров генератора суперконтинуума, как спектральная ширина и структура спектра генерируемого выходного излучения.
Предлагаемое устройство может быть реализовано в едином корпусном исполнении с встраиваемой компьютерной системой, или, возможно, с дополнительными разъемами для подключения к внешним периферийным устройствам, например, к персональному компьютеру.
Claims (3)
1. Многомодовый перестраиваемый генератор суперконтинуума, содержащий источник коротких лазерных импульсов, объектив ввода излучения в фотонно-кристаллическое волокно с диаметром сердцевины от 8 до 12 мкм и коэффициентом заполнения воздухом не менее 0,9 и объектив вывода излучения из фотонно-кристаллического волокна, отличающийся тем, что дополнительно содержит механизм перемещения и позиционирования с точностью 1 мкм торца фотонно-кристаллического волокна относительно источника излучения накачки короткими лазерными импульсами.
2. Генератор суперконтинуума по п. 1, отличающийся тем, что содержит источник коротких лазерных импульсов на основе кристалла Yb:KGW с пассивной синхронизацией мод за счет эффекта Керра.
3. Генератор суперконтинуума по п. 1, отличающийся тем, что механизм перемещения и позиционирования торца фотонно-кристаллического волокна относительно источника излучения накачки сверхкороткими лазерными импульсами содержит механически перемещающийся держатель фотонно-кристаллического волокна.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016116985U RU169901U1 (ru) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | Многомодовый перестраиваемый генератор суперконтинуума |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016116985U RU169901U1 (ru) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | Многомодовый перестраиваемый генератор суперконтинуума |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU169901U1 true RU169901U1 (ru) | 2017-04-05 |
Family
ID=58505425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016116985U RU169901U1 (ru) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | Многомодовый перестраиваемый генератор суперконтинуума |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU169901U1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU210531U1 (ru) * | 2021-11-30 | 2022-04-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Оптическая система для генерации лазерных импульсов высокой спектральной плотности |
| RU218766U1 (ru) * | 2022-12-13 | 2023-06-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Волоконный генератор последовательностей пикосекундных лазерных импульсов на основе кольцевого резонатора с активной фотонно-кристаллической вставкой |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU86800U1 (ru) * | 2008-11-19 | 2009-09-10 | ЗАО Управляющая горно-металлургическая компания "ШЕРА" | Оптический источник |
| US20110063718A1 (en) * | 2009-09-16 | 2011-03-17 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Optical frequency up-conversion of femtosecond pulses into targeted single bands in the visible and ultraviolet |
| US20140091240A1 (en) * | 2012-10-01 | 2014-04-03 | Nkt Photonics A/S | Pulsed uv-light source |
| EP2942847A1 (en) * | 2014-05-09 | 2015-11-11 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Method and device for creating supercontinuum light pulses |
-
2016
- 2016-04-29 RU RU2016116985U patent/RU169901U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU86800U1 (ru) * | 2008-11-19 | 2009-09-10 | ЗАО Управляющая горно-металлургическая компания "ШЕРА" | Оптический источник |
| US20110063718A1 (en) * | 2009-09-16 | 2011-03-17 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Optical frequency up-conversion of femtosecond pulses into targeted single bands in the visible and ultraviolet |
| US20140091240A1 (en) * | 2012-10-01 | 2014-04-03 | Nkt Photonics A/S | Pulsed uv-light source |
| EP2942847A1 (en) * | 2014-05-09 | 2015-11-11 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Method and device for creating supercontinuum light pulses |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "Visible supercontinuum generation in large-core photonic crystal fiber with high air-filling fraction", Journal of Physics Conference Series, Vol.: 584 p., 2015. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU210531U1 (ru) * | 2021-11-30 | 2022-04-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Оптическая система для генерации лазерных импульсов высокой спектральной плотности |
| RU218766U1 (ru) * | 2022-12-13 | 2023-06-09 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Волоконный генератор последовательностей пикосекундных лазерных импульсов на основе кольцевого резонатора с активной фотонно-кристаллической вставкой |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9184549B2 (en) | Compact coherent high brightness light source for the mid-IR and far IR | |
| Provino et al. | Compact broadband continuum source based on microchip laser pumped microstructured fibre | |
| US20020168161A1 (en) | Sources of, and methods for generating, optical pulses | |
| JP2009265683A (ja) | 高出力光パルスの発生装置および発生方法 | |
| US20060045163A1 (en) | Fiber amplifier based light source for semiconductor inspection | |
| JP2018139279A (ja) | 光ファイバーレーザー装置 | |
| Lim et al. | Fibre-based source of femtosecond pulses tunable from 1.0 to 1.3 µm | |
| EP2369695B1 (en) | Fiber amplifier based light source for semiconductor inspection | |
| US9300107B2 (en) | Bright few-cycle fiber source using resonant dispersive wave emission in an optical fiber | |
| Lv et al. | Switchable dual-wavelength mode-locked cylindrical vector beam fiber laser based on unpumped EDF saturable absorber and nonlinear polarization rotation | |
| Han et al. | High-energy, tunable-wavelengths, Q-switched pulse laser | |
| Qi et al. | Statistical physics and nonlinear dynamics in random fiber lasers: from theory to multidisciplinary applications | |
| KR20160109809A (ko) | 단일 편광 광섬유 레이저 생성 장치 | |
| KR20060121735A (ko) | 마이크로 단위의 섬유기반 단 펄스 증폭 장치 및 증폭 방법 | |
| Chen et al. | All-fiber Q-switched erbium-doped fiber laser generation with SMF-SIMF-SMF structure as artificial saturable absorber | |
| JP4951617B2 (ja) | 単波長励起による連続スペクトル多色光生成装置 | |
| Li et al. | Tunable multiwavelength Q-switched erbium-doped fiber laser based on graphene and tapered fiber | |
| Cui et al. | Linear-cavity cylindrical vector lasers based on all-fiber mode converters | |
| RU162919U1 (ru) | Компактный кольцевой эрбиевый волоконный лазер с синхронизацией мод на основе световода с высокой нелинейностью | |
| Oliver et al. | Photonic-Chip-Based Nonlinear Compression of Picosecond Pulses | |
| Labranche | Conception of a Low-Noise Ultrafast Fiber Laser System Toward nJ Phase Stable Pulses in the Mid-Infrared | |
| CN107069403A (zh) | 基于级联拉锥氟化物光纤的可调谐中红外锁模光纤激光器 | |
| Tang et al. | High-harmonic Brillouin mode-locked fiber laser based on nonlinear polarization rotation and NOLM loop | |
| Ghawas | Picoseconds and femtoseconds Ytterbium fiber laser sources and its applications | |
| Du et al. | All-fiber thulium-doped 120 MHz fundamental frequency mode-locked laser via a high-nonlinearity MNF |