RU192530U1 - Насыщающийся поглотитель волоконных лазеров - Google Patents

Насыщающийся поглотитель волоконных лазеров Download PDF

Info

Publication number
RU192530U1
RU192530U1 RU2019120377U RU2019120377U RU192530U1 RU 192530 U1 RU192530 U1 RU 192530U1 RU 2019120377 U RU2019120377 U RU 2019120377U RU 2019120377 U RU2019120377 U RU 2019120377U RU 192530 U1 RU192530 U1 RU 192530U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
diameter
fiber
optical fiber
saturable absorber
Prior art date
Application number
RU2019120377U
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Александрович Камынин
Антон Игоревич Трикшев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "АС-Фотон"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "АС-Фотон" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "АС-Фотон"
Priority to RU2019120377U priority Critical patent/RU192530U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU192530U1 publication Critical patent/RU192530U1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02052—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising optical elements other than gratings, e.g. filters
    • 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
    • H01S3/1115—Passive mode locking using intracavity saturable absorbers
    • H01S3/1118—Semiconductor saturable absorbers, e.g. semiconductor saturable absorber mirrors [SESAMs]; Solid-state saturable absorbers, e.g. carbon nanotube [CNT] based

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области волоконных оптических лазеров, а именно к устройствам тонкопленочных насыщающихся поглотителей, предназначенных для последующего встраивания в резонаторы волоконных оптических лазеров. Насыщающийся поглотитель волоконного лазера содержит оптический элемент, установленный в оптической розетке под углом α относительно вертикальной оси, находящимся в диапазоне от 4° до 8°, оптическое волокно длиной L, которое подводится к оптическому элементу с двух сторон посредством оптических разъемов. Оптическое волокно выполнено с увеличивающимся по длине диаметром, причем на торце меньшего диаметра оптическое волокно имеет диаметр сердцевины dи диаметр оболочки d, на торце большего диаметра оптическое волокно имеет диаметр сердцевины Dи диаметр оболочки D, а длина L оптического волокна выбирается в соответствии с диаметрами d, d, D, Dтаким образом, чтобы обеспечить одномодовый режим распространения излучения по всей длине, кроме того, торцы оптического волокна большего диаметра прилегают к поверхности оптического элемента с возможностью обеспечения оптического контакта. Технический результат - повышение надежности работы насыщающегося поглотителя и повышение срока его службы. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Полезная модель относится к области волоконных оптических лазеров, а именно к устройствам насыщающихся поглотителей, предназначенных для последующего их встраивания в резонаторы волоконных оптических лазеров.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен лазер с насыщающимся поглотителем, нанесенным на место перетяжки оптического волокна [заявка на получение патента CN104134926A, дата публикации 05.11.2014].
Основным недостатком данного насыщающегося поглотителя является наличие перетяжки оптического волокна, где интенсивность излучения очень велика, что ограничивает срок службы поглотителя.
Известен насыщающийся поглотитель, состоящий из интегрального светового элемента с насыщающимся поглотителем, оптическим изолятором и волноводным мультиплексором в едином корпусе [заявка на получение патента CN108155556A, дата публикации 12.06.2018].
Недостатком данного технического решения является большое число элементов конструкции, которые необходимо очень точно юстировать.
Также известен лазер с насыщающимся поглотителем на эффекте керровской нелинейности. Волоконные элементы резонатора являются поддерживающими поляризацию излучения, между первым и вторым коллиматорами расположены два фокусирующих излучение оптических элемента, между которыми в перетяжке пучка лазерного излучения расположен оптический элемент с керровской нелинейностью и толщиной более 0,5 мм с проходными для излучения лазера поверхностями, имеющими угол наклона к оси резонатора лазера не менее 1° [патент RU2564519C1, дата публикации 10.10.2015].
Основным недостатком известного лазера является наличие объемных элементов, и, по сути, насыщающийся поглотитель находится в «воздухе», что снижает срок его службы.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является насыщающийся поглотитель на основе полимерного композита с одностенными углеродными нанотрубками, выполненный на одномодовом оптическом волокне, включающем сердцевину и оболочку с определенной толщиной, при этом пленка полимерного композита с одностенными углеродными нанотрубками расположена на поверхности, сполированной вдоль одной плоскости оболочки волокна [патент RU2485562C1, дата публикации 20.06.2013].
Недостатком конструкции насыщающегося поглотителя является то, что часть оболочки оптического волокна отполирована в продольной плоскости для получения плоской поверхности, на которую нанесена композитная пленка, что по сути можно рассматривать как дефект на волокне. Наличие дефекта на поверхности оптического волокна может привести к ухудшению модового состава излучения в лазере, что, в свою очередь, может привести к нестабильной работе лазера и, как следствие, к снижению срока службы самого насыщающегося поглотителя.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании новой конструкции насыщающегося поглотителя, который применяется в схемах импульсных волоконных лазеров, работающих в режиме синхронизации мод.
Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели, заключается в повышении надежности работы насыщающегося поглотителя и повышении срока его службы за счет снижения оптической нагрузки на оптический элемент.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что насыщающийся поглотитель волоконного лазера содержит оптический элемент, установленный в оптической розетке под углом α относительно вертикальной оси, находящимся в диапазоне от 4° до 8°, оптическое волокно длиной L, которое подводится к оптическому элементу с двух сторон посредством оптических разъемов, при этом оптическое волокно выполнено с увеличивающимся по длине диаметром, причем на торце меньшего диаметра оптическое волокно имеет диаметр сердцевины d1 и диаметр оболочки d2, на торце большего диаметра оптическое волокно имеет диаметр сердцевины D1 и диаметр оболочки D2, а длина L оптического волокна выбирается в соответствии с диаметрами d1, d2, D1, D2 таким образом, чтобы обеспечить одномодовый режим распространения излучения по всей длине, кроме того торцы оптического волокна большего диаметра прилегают к поверхности оптического элемента с возможностью обеспечения оптического контакта.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели диаметр d1 составляет от 2 до 8 мкм, диаметр d2 составляет от 80 до 200 мкм, диаметр D1 составляет от 20 до 200 мкм, диаметр D2 составляет от 125 до 600 мкм.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели используется оптическое волокно с сохранением поляризации.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели оптический элемент выполнен в виде пленки толщиной от 0,5 нм до 10 мкм.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели оптический элемент выполнен из графена или углеродных трубок.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 - представлен общий вид насыщающегося поглотителя, на фиг. 2 - представлен вид насыщающегося поглотителя (продольный разрез), на фиг. 3 - представлен вид А на фиг. 2, на фиг. 4 - представлен вид В на фиг. 2.
На чертежах позиции имеют следующие обозначения: 1 - оптическое волокно с изменяющимся диаметром, 2, 5 - оптический разъем, 3 - оптическая розетка, 4 - оптический элемент.
Оптический элемент 4 насыщающегося поглотителя установлен в оптической розетке (держателе) 3, размещенной между двумя оптическими разъемами 2, 5. Посредством оптических разъемов 2, 5 к оптическому элементу 4 с двух сторон подводят участки оптического волокна 1 длиной L с увеличивающимся по длине диаметром. Форма оптического волокна 1 должна иметь адиабатический профиль уширения (увеличения диметра) по длине, что обеспечивает распространение излучения в системе в одномодовом режиме.
В предпочтительном варианте реализации полезной модели оптический элемент 4 представляет собой пленку из графена или углеродных нанотрубок толщиной от 0,5 нм до 10 мкм. Минимальная толщина пленки 4 ограничена атомарной толщиной пленки графена. Максимальная толщина пленки 4 определяется уровнем поглощения излучения в самой пленке.
Диаметр d1 сердцевины 1.1 и диаметр d2 оболочки 1.2 на торце с меньшим диаметром оптического волокна 1 (фиг. 2), а также апертуры сердцевины и оболочки оптического волокна 1 должны быть согласованы по параметрам с волокном резонатора лазера (на чертежах не показано), в котором насыщающийся поглотитель будет применяться. Диаметр d1 может находиться в диапазоне от 2 до 8 мкм, в предпочтительном варианте реализации полезной модели диаметр d1 составляет 2 или 6, или 8 мкм; диаметр d2 может находиться в диапазоне от 80 до 200 мкм, в предпочтительном варианте реализации полезной модели d2 составляет 80 или 125, или 200 мкм. При несогласованных параметрах d1 и с параметрами волокна резонатора лазера увеличиваются потери и отражения в местах соединения, что увеличивает вероятность нестабильной работы волоконного лазера, что в конечном счете может привести к выходу из строя оптического элемента 4 насыщающегося поглотителя.
Диаметр D1 сердцевины 1.1 и диаметр D2 оболочки 1.2 на торце с большим диаметром (подходящем к пленке 4) оптического волокна 1 (фиг. 4) выбираются с учетом требуемой мощности для получения насыщения поглотителя. Диаметр D1 может находиться в диапазоне от 20 до 200 мкм, в предпочтительном варианте реализации полезной модели диаметр D1 составляет 20 или 25, или 30, или 50, или 100, или 200 мкм; диаметр D2 может находиться в диапазоне от 125 до 600 мкм, в предпочтительном варианте реализации полезной модели диаметр D2 составляет 125 или 250, или 400, или 600 мкм. Выбор большого диаметра снижает уровень оптической плотности на мощности на оптическом элементе 4 насыщающегося поглотителя, что повышает срок его службы.
Длина L участков оптического волокна 1 выбирается в соответствии с диаметрами d1, d2, D1, D2 с тем условием, чтобы обеспечить адиабатический профиль уширения оптического волокна по длине (Knudsen S., Pedersen F. Т. Producing adiabatic fiber tapers. - 2014), т.е. оптическое волокно должно обеспечивать одномодовый режим распространения излучения по всей длине. Если уширение (изменение диаметра по длине) оптического волокна 1 будет неадиабатическим, то это приведет к модовой нестабильности и, как следствие, к нестационарному режиму работы волоконного лазера и преждевременному выходу из строя оптического элемента 4 насыщающегося поглотителя. Для повышения стабильности работы лазера целесообразно использовать оптическое волокно 1 с сохранением поляризации.
Оптический элемент 4 (фиг. 4) установлен в оптической розетке 3 под углом α к вертикальной оси, в предпочтительном варианте реализации полезной модели составляющим от 4° до 8°, в противном случае Френелевское отражение излучения на торцах оптического волокна 1 приведет к нестабильной работе лазера и, как следствие, к преждевременному выходу из строя оптического элемента 4 поглотителя. Минимальный угол полировки торца оптического волокна 1 определяется угловой апертурой волокна (NA=0,06-0,15 для одномодовых волокон) по формуле α=arcsin (NA). При данном угле излучение, отраженное от торца оптического волокна 1, уходит в оболочку, где быстро затухает.
Торцы оптического волокна 1, прилегающие к поверхности оптического элемента 4, сполированы под соответствующим углом для обеспечения контакта с поверхностью оптического элемента 4. Таким образом, обеспечивается оптический контакт полированных торцов волокна 1 с оптическим элементом 4, что не оказывает влияние на модовое распределение излучения и, как следствие, приводит к увеличенному сроку службы поглотителя.

Claims (6)

1. Насыщающийся поглотитель волоконного лазера, содержащий оптический элемент, установленный в оптической розетке под углом α относительно вертикальной оси, находящимся в диапазоне от 4° до 8°, оптическое волокно длиной L, которое подводится к оптическому элементу с двух сторон посредством оптических разъемов, при этом оптическое волокно выполнено с увеличивающимся по длине диаметром, причем на торце меньшего диаметра оптическое волокно имеет диаметр сердцевины d1 и диаметр оболочки d2, на торце большего диаметра оптическое волокно имеет диаметр сердцевины D1 и диаметр оболочки D2, а длина L оптического волокна выбирается в соответствии с диаметрами d1, d2, D1, D2 таким образом, чтобы обеспечить одномодовый режим распространения излучения по всей длине, кроме того, торцы оптического волокна большего диаметра прилегают к поверхности оптического элемента с возможностью обеспечения оптического контакта.
2. Насыщающийся поглотитель по п. 1, отличающийся тем, что d1 составляет от 2 до 8 мкм, диаметр d2 составляет от 80 до 200 мкм, диаметр D1 составляет от 20 до 200 мкм, диаметр D2 составляет от 125 до 600 мкм.
3. Насыщающийся поглотитель по п. 1, отличающийся тем, что используется волокно с сохранением поляризации.
4. Насыщающийся поглотитель по п. 1, отличающийся тем, что оптический элемент выполнен в виде пленки толщиной от 0,5 нм до 10 мкм.
5. Насыщающийся поглотитель по п. 4, отличающийся тем, что пленка выполнена из графена.
6. Насыщающийся поглотитель по п. 4, отличающийся тем, что пленка выполнена из углеродных нанотрубок.
RU2019120377U 2019-07-01 2019-07-01 Насыщающийся поглотитель волоконных лазеров RU192530U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120377U RU192530U1 (ru) 2019-07-01 2019-07-01 Насыщающийся поглотитель волоконных лазеров

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019120377U RU192530U1 (ru) 2019-07-01 2019-07-01 Насыщающийся поглотитель волоконных лазеров

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU192530U1 true RU192530U1 (ru) 2019-09-23

Family

ID=68064037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019120377U RU192530U1 (ru) 2019-07-01 2019-07-01 Насыщающийся поглотитель волоконных лазеров

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU192530U1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8384991B2 (en) * 2008-06-26 2013-02-26 Cornell University Saturable absorber using a fiber taper embedded in a nanostructure/polymer composite and lasers using the same
RU2547343C1 (ru) * 2013-12-06 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Техноскан-Лаб" (ООО "Техноскан-Лаб") Импульсный волоконный лазер с варьируемой конфигурацией поддерживающего поляризацию излучения кольцевого резонатора
EP2690724A3 (en) * 2012-07-25 2016-11-30 UAB "Ekspla" Saturable absorber for fiber laser mode-locking, fiber Bragg grating with a saturable absorption property and mode-locked fiber laser

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8384991B2 (en) * 2008-06-26 2013-02-26 Cornell University Saturable absorber using a fiber taper embedded in a nanostructure/polymer composite and lasers using the same
EP2690724A3 (en) * 2012-07-25 2016-11-30 UAB "Ekspla" Saturable absorber for fiber laser mode-locking, fiber Bragg grating with a saturable absorption property and mode-locked fiber laser
RU2547343C1 (ru) * 2013-12-06 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Техноскан-Лаб" (ООО "Техноскан-Лаб") Импульсный волоконный лазер с варьируемой конфигурацией поддерживающего поляризацию излучения кольцевого резонатора

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук "ВОЛОКОННЫЕ ИТТЕРБИЕВЫЕ ЛАЗЕРЫ СВЕРХКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ БЕЗ ВНУТРИРЕЗОНАТОРНОЙ КОМПЕНСАНЦИИ ДИСПЕРСИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЛИНЕЙНОГО ВОЛОКОННОГО ЗЕРКАЛА И МОДУЛЯТОРА НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК", Бородкин А.А., 2015 год. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7492993B2 (en) Multi-port coupler, optical amplifier, and fiber laser
JP5589001B2 (ja) 高アスペクト比固体利得媒質用モノリシック信号カプラ
US7920763B1 (en) Mode field expanded fiber collimator
JP5876612B2 (ja) 非円形状の光ビームに信号ビームを結合するための光ファイバーカプラー
WO2015037725A1 (ja) 半導体レーザモジュール
US8311065B2 (en) Fiber laser system
US20020181512A1 (en) Cladding pumped fiber laser
RU2002106501A (ru) 3-уровневый волоконный лазер/усилитель с накачкой через оболочку волокна
CN102749304B (zh) 高灵敏度光子晶体光纤折射率传感器及制法
US9667023B2 (en) Ultra-high power single mode fiber laser system with non-uniformly configure fiber-to-fiber rod multimode amplifier
TW200947002A (en) Gratings at optical fiber side and coupling apparatus using the same
US8620121B2 (en) Tapered fiber retroreflector
JP2007533962A (ja) レーザー光源を備える測地線装置
JPWO2010103764A1 (ja) ファイバレーザ装置と光増幅方法
RU192530U1 (ru) Насыщающийся поглотитель волоконных лазеров
CN111580216A (zh) 一种平面光波导芯片及波导型单模光纤激光器
JPH11284255A (ja) ファイバーレーザー装置及びレーザー加工装置
Mel'kumov et al. Pump radiation distribution in multi-element first cladding laser fibres
JP6124683B2 (ja) 平面導波路型レーザ装置
Ou et al. Studies of pump light leakage out of couplers for multi-coupler side-pumped Yb-doped double-clad fiber lasers
EP3322049B1 (en) Planar waveguide type laser device
WO2020019280A1 (zh) 一种准直器及光学导管连接结构
KR102027376B1 (ko) 광 공진기
KR101889293B1 (ko) 광 공진기
WO2015081758A1 (zh) 大功率光纤头、准直器、隔离器及频域合束器

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200702