RU2152676C1 - Fiber laser (design versions) - Google Patents
Fiber laser (design versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2152676C1 RU2152676C1 RU98117721A RU98117721A RU2152676C1 RU 2152676 C1 RU2152676 C1 RU 2152676C1 RU 98117721 A RU98117721 A RU 98117721A RU 98117721 A RU98117721 A RU 98117721A RU 2152676 C1 RU2152676 C1 RU 2152676C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- length
- component associated
- stokes component
- laser according
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к области лазерной техники и волоконной оптики и промышленно применимы в устройствах накачки волоконных усилителей сигналов, используемых в широкополосных волоконно-оптических системах связи вместо электронных ретрансляторов. The invention relates to the field of laser technology and fiber optics and is industrially applicable in the device for pumping fiber signal amplifiers used in broadband fiber-optic communication systems instead of electronic transponders.
Известен рамановский волоконный лазер, содержащий в качестве активной среды отрезок волоконного световода, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение света по отрезку волоконного световода [S.G.Grubb, T.Strasser, W.Y.Cheung, W.A.Reed, V. Mizhari, T. Erdogan, P.J.Lemaire, A.M.Vengsarkar, D.J.DiGiovanni, D.W.Peckham, B.H.Rockhey. High-Power 1,48 μm Cascaded Raman Laser in Germanosilikate Fibers. Optical Ampl. and Their Appl. , Davos, USA, 15-17 June 1995, p. 197-199] . Рамановский волоконный лазер генерирует на длине волны λ = 1,48 мкм. Легирующей примесью является GeO2. Источником накачки служит иттербиевый лазер с длиной волны генерации 1,117 мкм. Рамановский волоконный лазер содержит пять пар волоконных брэгговских решеток в качестве распределенных зеркал на длины волн 1,175 мкм, 1,24 мкм, 1,31 мкм, 1,40 мкм и 1,48 мкм, образующих соответственно 5 резонаторов для 1-ой, 2-ой, 3-ей, 4-ой и 5-ой стоксовых компонент рамановского (вынужденного комбинационного) рассеяния.A well-known Raman fiber laser containing a fiber segment as an active medium, a laser as a pump source and optical elements providing multiple transmission of light along a segment of a fiber fiber [SGGrubb, T. Strasser, WYCheung, WAReed, V. Mizhari, T. Erdogan, PJLemaire, AMVengsarkar, DJDiGiovanni, DWPeckham, BHRockhey. High-Power 1.48 μm Cascaded Raman Laser in Germanosilikate Fibers. Optical Ampl. and Their Appl. , Davos, USA, June 15-17, 1995, p. 197-199]. A Raman fiber laser generates at a wavelength of λ = 1.48 μm. The dopant is GeO 2 . The pumping source is an ytterbium laser with a generation wavelength of 1.117 μm. A Raman fiber laser contains five pairs of fiber Bragg gratings as distributed mirrors at 1.175 microns, 1.24 microns, 1.31 microns, 1.40 microns and 1.48 microns, respectively, forming 5 resonators for the 1st, 2nd second, third, fourth, and fifth Stokes components of Raman (stimulated Raman) scattering.
Недостатком этого лазера является относительно низкая эффективность преобразования излучения в 5-ую стоксову компоненту. The disadvantage of this laser is the relatively low efficiency of converting radiation into the 5th Stokes component.
Наиболее близким к заявляемому является известный рамановский волоконный лазер, содержащий в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора [Патент РФ 2095902, МКИ Н 01 S 3/30]. Рамановский волоконный лазер генерирует на длине волны λ = 1,48 мкм и содержит две пары волоконных брэгговских решеток в качестве распределенных зеркал на длины волн 1,24 мкм и 1,48 мкм, образующих соответственно два резонатора для 1-ой и 2-ой стоксовых компонент рамановского рассеяния. Closest to the claimed is a well-known Raman fiber laser containing as an active medium a segment of a fiber waveguide that contains an oxide matrix composed of phosphorus oxide and a compound of at least one other chemical element, a laser as a pump source and optical elements providing multiple passage along the length of the fiber fiber of the radiation of the Stokes component associated with phosphorus oxide [RF Patent 2095902, MKI H 01
Недостатком прототипа является относительно низкая эффективность преобразования излучения во 2-ую стоксову компоненту из-за преобразования излучения накачки в стоксову компоненту, связанную с соединением химического элемента. The disadvantage of the prototype is the relatively low efficiency of conversion of radiation into the 2nd Stokes component due to the conversion of pump radiation into a Stokes component associated with the connection of a chemical element.
С помощью заявляемых изобретений решается техническая задача повышения эффективности рамановского волоконного лазера. Using the claimed invention solves the technical problem of increasing the efficiency of a Raman fiber laser.
Поставленная цель достигается тем, что в известном рамановском волоконном лазере, содержащем в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, отрезок волоконного световода содержит длиннопериодную решетку, обеспечивающую дополнительные оптические потери для стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. This goal is achieved by the fact that in the well-known Raman fiber laser containing as an active medium a fiber segment, which contains an oxide matrix, which includes phosphorus oxide and a compound of at least one other chemical element, the laser as a pump source and optical elements providing multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the Stokes component associated with phosphorus oxide, the length of the fiber contains a long-period solution A label that provides additional optical loss for the Stokes component associated with the compound of the chemical element.
В частности, в оксидную матрицу может входить соединение химического элемента Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Та, Zr, и/или Bi. In particular, the compound of the chemical element Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Ta, Zr, and / or Bi can be included in the oxide matrix.
В частности, длиннопериодная решетка может обеспечивать дополнительные оптические потери для первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. In particular, the long-period grating may provide additional optical loss for the first Stokes component associated with the compound of the chemical element.
В частности, оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. In particular, the optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the first Stokes component associated with phosphorus oxide.
В частности, оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. In particular, the optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the second Stokes component associated with phosphorus oxide.
В частности, оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, может быть выполнен в виде волоконной брэгговской решетки. In particular, an optical element providing multiple passage along the length of a fiber optic fiber of the radiation of the Stokes component associated with phosphorus oxide can be made in the form of a fiber Bragg grating.
В частности, оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, может быть выполнен в виде ответвителя. In particular, an optical element providing multiple passage along the length of a fiber optic fiber of the radiation of the Stokes component associated with phosphorus oxide can be made in the form of a coupler.
Поставленная цель достигается также тем, что в известном рамановском волоконном лазере, содержащем в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, отрезок волоконного световода содержит дополнительные оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента, причем, по крайней мере, спектр излучения одной стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, и спектр излучения одной стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента, перекрываются. This goal is also achieved by the fact that in the well-known Raman fiber laser containing as an active medium a fiber segment, which contains an oxide matrix, which includes phosphorus oxide and a compound of at least one other chemical element, the laser as a pump source and optical elements that provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the Stokes component associated with phosphorus oxide, the length of the fiber contains additional e optical elements providing multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the Stokes component associated with the compound of the chemical element, and at least the radiation spectrum of one Stokes component associated with phosphorus oxide and the radiation spectrum of one Stokes component associated with the compound of the chemical element overlap.
В частности, в оксидную матрицу может входить соединение химического элемента Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Та, Zr, и/или Bi. In particular, the compound of the chemical element Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Ta, Zr, and / or Bi can be included in the oxide matrix.
В частности, первый оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. При этом второй оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. In particular, the first optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the first Stokes component associated with phosphorus oxide. In this case, the second optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the second Stokes component associated with phosphorus oxide.
В частности, первый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом второй дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом третий дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения третьей стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом четвертый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения четвертой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом пятый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения пятой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом шестой дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения шестой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. In particular, the first additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the first Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the second additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the second Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the third additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the third Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the fourth additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the fourth Stokes component associated with the connection of the chemical element. Moreover, the fifth additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the fifth Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the sixth additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the sixth Stokes component associated with the connection of the chemical element.
В частности, оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, может быть выполнен в виде волоконной брэгговской решетки. In particular, an optical element providing multiple passage along the length of a fiber optic fiber of the radiation of the Stokes component associated with phosphorus oxide can be made in the form of a fiber Bragg grating.
В частности, оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, может быть выполнен в виде ответвителя. In particular, an optical element providing multiple passage along the length of a fiber optic fiber of the radiation of the Stokes component associated with phosphorus oxide can be made in the form of a coupler.
Поставленная цель достигается также тем, что в известном рамановском волоконном лазере, содержащем в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, активный элемент лазера, использующегося в качестве источника накачки, содержит ионы иттербия. This goal is also achieved by the fact that in the well-known Raman fiber laser containing as an active medium a fiber segment, which contains an oxide matrix, which includes phosphorus oxide and a compound of at least one other chemical element, the laser as a pump source and optical elements providing multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the Stokes component associated with phosphorus oxide, the active element of the laser used as and source of pump comprises ytterbium ions.
В частности, в оксидную матрицу может входить соединение химического элемента Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Та, Zr, и/или Bi. In particular, the compound of the chemical element Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Ta, Zr, and / or Bi can be included in the oxide matrix.
В частности, первый оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. При этом второй оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. In particular, the first optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the first Stokes component associated with phosphorus oxide. In this case, the second optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the second Stokes component associated with phosphorus oxide.
В частности, отрезок волоконного световода может содержать длиннопериодную решетку, обеспечивающую дополнительные оптические потери для стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом длиннопериодная решетка может обеспечивать дополнительные оптические потери для первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. In particular, the length of the fiber can contain a long-period grating, providing additional optical loss for the Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the long-period grating can provide additional optical losses for the first Stokes component associated with the connection of the chemical element.
В частности, отрезок волоконного световода может содержать дополнительные оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента, причем спектры излучения стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора и соединением химического элемента, перекрываются. При этом первый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом второй дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом третий дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения третьей стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом четвертый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения четвертой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом пятый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения пятой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. In particular, a segment of a fiber waveguide may contain additional optical elements that ensure that the radiation of the Stokes component associated with the compound of the chemical element passes repeatedly over the length of the fiber waveguide, the radiation spectra of the Stokes components associated with phosphorus oxide and the compound of the chemical element overlap. In this case, the first additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the first Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the second additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the second Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the third additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the third Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the fourth additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the fourth Stokes component associated with the connection of the chemical element. Moreover, the fifth additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the fifth Stokes component associated with the connection of the chemical element.
При этом, в частности, оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, может быть выполнен в виде волоконной брэгговской решетки или ответвителя. In this case, in particular, an optical element that provides multiple passage along the length of the fiber light guide of the Stokes component associated with phosphorus oxide can be made in the form of a fiber Bragg grating or coupler.
Поставленная цель достигается также тем, что в рамановском волоконном лазере, содержащем в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки, активный элемент которого содержит ионы неодима, и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, выполнен в виде ответвителя. This goal is also achieved by the fact that in a Raman fiber laser containing as an active medium a segment of a fiber waveguide that contains an oxide matrix, which includes phosphorus oxide and a compound of at least one other chemical element, the laser as a pump source, the active element of which contains neodymium ions, and optical elements that provide multiple passage through the length of the fiber fiber of the radiation of the Stokes component associated with phosphorus oxide, an optical element The ment providing multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the Stokes component radiation associated with phosphorus oxide is made in the form of a coupler.
В частности, в оксидную матрицу может входить соединение химического элемента Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Та, Zr, и/или Bi. In particular, the compound of the chemical element Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Ta, Zr, and / or Bi can be included in the oxide matrix.
В частности, первый оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. При этом второй оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. При этом отрезок волоконного световода может содержать длиннопериодную решетку, обеспечивающую дополнительные оптические потери для стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом длиннопериодная решетка обеспечивает дополнительные оптические потери для первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. In particular, the first optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the first Stokes component associated with phosphorus oxide. In this case, the second optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the second Stokes component associated with phosphorus oxide. In this case, the length of the fiber can contain a long-period grating, providing additional optical losses for the Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the long-period grating provides additional optical losses for the first Stokes component associated with the compound of the chemical element.
В частности, отрезок волоконного световода может содержать дополнительные оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента, причем спектры излучения стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора и соединением химического элемента, перекрываются. При этом первый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом второй дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом третий дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения третьей стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом четвертый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения четвертой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом пятый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения пятой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом шестой дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения шестой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. In particular, a segment of a fiber waveguide may contain additional optical elements that ensure that the radiation of the Stokes component associated with the compound of the chemical element passes repeatedly over the length of the fiber waveguide, and the emission spectra of the Stokes components associated with phosphorus oxide and the compound of the chemical element overlap. In this case, the first additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the first Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the second additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the second Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the third additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the third Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the fourth additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the fourth Stokes component associated with the connection of the chemical element. Moreover, the fifth additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the fifth Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the sixth additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the sixth Stokes component associated with the connection of the chemical element.
Поставленная цель достигается также тем, что в известном рамановском волоконном лазере, содержащем в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, активный элемент лазера, использующийся в качестве источника накачки, содержит четырехвалентные ионы хрома. This goal is also achieved by the fact that in the well-known Raman fiber laser containing as an active medium a fiber segment, which contains an oxide matrix, which includes phosphorus oxide and a compound of at least one other chemical element, the laser as a pump source and optical elements providing multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the Stokes component associated with phosphorus oxide, the active element of the laser, used as regular enrollment pump comprises tetravalent chromium ions.
В частности, в оксидную матрицу может входить соединение химического элемента Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Та, Zr, и/или Bi. In particular, the compound of the chemical element Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Ta, Zr, and / or Bi can be included in the oxide matrix.
В частности, активный элемент лазера, использующийся в качестве источника накачки и содержащий четырехвалентные ионы хрома, может иметь кристаллическую структуру форстерита. In particular, the active element of the laser, used as a pump source and containing tetravalent chromium ions, may have a crystalline structure of forsterite.
В частности, активный элемент лазера, использующийся в качестве источника накачки и содержащий четырехвалентные ионы хрома, может иметь кристаллическую структуру германата кальция. In particular, an active laser element used as a pump source and containing tetravalent chromium ions may have a crystalline structure of calcium germanate.
В частности, оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. In particular, the optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the first Stokes component associated with phosphorus oxide.
В частности, отрезок волоконного световода может содержать длиннопериодную решетку, обеспечивающую дополнительные оптические потери для стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом длиннопериодная решетка может обеспечивать дополнительные оптические потери для первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. In particular, the length of the fiber can contain a long-period grating, providing additional optical loss for the Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the long-period grating can provide additional optical losses for the first Stokes component associated with the connection of the chemical element.
В частности, отрезок волоконного световода может содержать дополнительные оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента, причем спектры излучения стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора и соединением химического элемента, перекрываются. При этом первый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом второй дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом третий дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения третьей стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. In particular, a segment of a fiber waveguide may contain additional optical elements that ensure that the radiation of the Stokes component associated with the compound of the chemical element passes repeatedly over the length of the fiber waveguide, and the emission spectra of the Stokes components associated with phosphorus oxide and the compound of the chemical element overlap. In this case, the first additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the first Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the second additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the second Stokes component associated with the connection of the chemical element. In this case, the third additional optical element can provide multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the radiation of the third Stokes component associated with the connection of the chemical element.
В частности, оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, может быть выполнен в виде волоконной брэгговской решетки или ответвителя. In particular, an optical element that provides multiple passage along the length of the fiber optic fiber of the Stokes component radiation associated with phosphorus oxide can be made in the form of a fiber Bragg grating or coupler.
Заявляемые изобретения связаны единым изобретательским замыслом и представляют собой варианты рамановского волоконного лазера, работающие на одном и том же принципе. The claimed inventions are connected by a single inventive concept and are variants of a Raman fiber laser operating on the same principle.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1-6 показаны схемы вариантов рамановского волоконного лазера. The invention is illustrated by drawings, where Figures 1-6 show diagrams of variants of a Raman fiber laser.
Рамановский волоконный лазер (фиг. 1) содержит лазер 1 в качестве источника накачки, две пары волоконных брэгговских решеток 2 и 3, которые образуют распределенные зеркала для 1-й и 2-й стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора. Излучение лазера вводится в отрезок волоконного световода 4, в оксидную матрицу которого входит оксид фосфора. В состав заявляемого устройства входят также длиннопериодные решетки 5 и 6, обеспечивающие вывод излучения 1-ых стоксовых компонент, связанных с оксидом кремния и/или германия, и порождаемых излучением лазера накачки и первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. Длиннопериодные решетки 5 и 6 обеспечивают дополнительные оптические потери для указанных стоксовых компонент, что предотвращает резонансное преобразование излучения накачки и первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, в эти стоксовы компоненты, повышая тем самым эффективность резонансного преобразования излучения накачки во 2-ю стоксову компоненту, связанную с оксидом фосфора. The Raman fiber laser (Fig. 1) contains
Второй вариант рамановского волоконного лазера (фиг.2) содержит лазер 1 в качестве источника накачки, излучение которого вводится в отрезок волоконного световода 4, в оксидную матрицу которого входит оксид фосфора и оксид кремния, две пары волоконных брэгговских решеток 2 и 3, которые образуют распределенные зеркала для 1-й и 2-й стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора, и 3-й и 6-й стоксовых компонент, связанных с оксидом кремния, четыре пары волоконных брэгговских решеток 7, 8, 9 и 10, которые образуют распределенные зеркала для 1-й, 2-й, 4-й, и 5-й стоксовых компонент, связанных с оксидом кремния. Спектры излучения 1-й и 2-й стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора, перекрываются соответственно со спектрами 3-й и 6-й стоксовых компонент, связанных с оксидом кремния. За счет этого повышается эффективность резонансного рамановского преобразования излучения накачки в излучение тех длин волн, которые используются в волоконно-оптических линиях связи. The second version of the Raman fiber laser (Fig. 2) contains
Третий вариант рамановского волоконного лазера (фиг. 3) содержит лазер 1 в качестве источника накачки, излучение которого вводится в световод 4. В состав заявляемого устройства входят также две пары волоконных ответвителей 11 и 12, которые образуют два кольцевых резонатора для 1-й и 2-й стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора, а также длиннопериодные решетки 5 и 6, обеспечивающие вывод излучения 1-ых стоксовых компонент, связанных с оксидом кремния и/или германия и порождаемых излучением лазера накачки и первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. Длиннопериодные решетки 5 и 6, обеспечивая дополнительные оптические потери для указанных стоксовых компонент, предотвращают резонансное преобразование излучения накачки и первой фосфорной стоксовой компоненты в стоксовы компоненты, связанные с оксидом кремния и/или германия, повышая тем самым эффективность резонансного преобразования излучения накачки в стоксовы компоненты, связанные с оксидом фосфора. The third version of the Raman fiber laser (Fig. 3) contains
Четвертый вариант рамановского волоконного лазера (фиг. 4) содержит лазер накачки 1, устройство для ввода 13 его излучения в волоконный световод и кольцевой резонатор для 1-й стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. В состав кольцевого резонатора входят отрезок волоконного световода 4, длиннопериодная решетка 6 и пара волоконных ответвителей 12. В остальном лазер действует так же, как показанный на фиг. 3. The fourth version of the Raman fiber laser (Fig. 4) comprises a
Пятый вариант рамановского волоконного лазера (фиг. 5) представляет собой упрощенный вариант лазера, показанного на фиг. 2. Он содержит лазер накачки 1 и устройство ввода 13 его излучения в волоконный световод 4. Его применение целесообразно при наличии более длинноволнового источника накачки 1, чем на фиг. 2, излучающего на длине волны, совпадающей с длиной волны одной из стоксовых компонент. В этом случае из схемы исключаются распределенные зеркала на эту и все предыдущие стоксовы компоненты. The fifth embodiment of the Raman fiber laser (FIG. 5) is a simplified version of the laser shown in FIG. 2. It contains a
Заявляемые устройства могут использоваться в качестве усилителей оптического сигнала на любой длине волны, совпадающей с любой из стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора или кремния и/или германия. Для этого необходимо исключить из схемы резонатор на эту и последующие стоксовы компоненты, и/или элементы, обеспечивавшие дополнительные потери на этой длине волны, и добавить какое-либо устройство для ввода в устройство усиливаемого сигнала и вывода его после усиления. The inventive device can be used as amplifiers of an optical signal at any wavelength that matches any of the Stokes components associated with oxide of phosphorus or silicon and / or germanium. For this, it is necessary to exclude from the circuit a resonator for this and subsequent Stokes components, and / or elements that provide additional losses at this wavelength, and add some device for inputting the amplified signal into the device and outputting it after amplification.
На фиг. 6. показана схема усилителя оптического сигнала на длине волны, совпадающей с первой стоксовой компонентой, связанной с оксидом кремния и/или германия и порождаемой первой стоксовой компонентой, связанной с оксидом фосфора, полученная вышеописанным способом из рамановского лазера, представленного на фиг. 1. Устройство содержит лазер накачки 1, отрезок волоконного световода 4, в оксидную матрицу которого входит оксид фосфора, одну пару волоконных брэгговских решеток 2, образующих распределенные зеркала резонатора для первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, длиннопериодную решетку 5, обеспечивающую дополнительные оптические потери для излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом кремния и порождаемой излучением лазера накачки. Длиннопериодная решетка 5 предотвращает резонансное преобразование излучения накачки в указанную стоксову компоненту и тем самым увеличивает эффективность резонансного преобразования его в первую стоксову компоненту, связанную с оксидом фосфора. Устройство (фиг.6) также содержит направленный ответвитель 14, обеспечивающий объединение в активном световоде 4 излучения накачки и усиливаемого сигнала. In FIG. 6. shows a diagram of an optical signal amplifier at a wavelength coinciding with the first Stokes component associated with silicon oxide and / or germanium and generated by the first Stokes component associated with phosphorus oxide obtained by the above method from the Raman laser shown in FIG. 1. The device comprises a
Если заявляемые лазеры или усилители (фиг. 1-6) использовать для накачки эрбиевых усилителей, то в качестве источника накачки 1 можно использовать лазер на ионах Nd3+ или Yb3+ (фиг. 1-3), а также на ионах Cr4+ (фиг.4 и 5).If the inventive lasers or amplifiers (Fig. 1-6) are used to pump erbium amplifiers, then as a
В первом варианте рамановского волоконного лазера (фиг. 1) в качестве источника накачки 1 использовали волоконный неодимовый лазер мощностью 3,5 Вт с длиной волоконного световода 30 м, сердцевина которого содержала 0,5 мас. % Nd3+. Волоконные брэгговские решетки 5 и 6 выполняли в виде отрезков волоконного световода длиной 1 м, сердцевина которых содержала 21 мол.% GeO2, причем ее показатель преломления был промодулирован с периодом вблизи 0,35 мкм с тем, чтобы обеспечить максимум отражения на длинах волн указанных стоксовых компонент, а глубина модуляции составляла 8 • 10-4. Длиннопериодные решетки 7 и 8 выполняли в виде отрезка волоконного световода длиной 1 м, сердцевина которого содержала 21 мол.% GeO2, причем ее показатель преломления был промодулирован с периодом вблизи 250 мкм с тем, чтобы обеспечить максимум внесенных потерь на длинах волн указанных стоксовых компонент, а глубина модуляции составляла 8 • 10-4. Коэффициент отражения "глухих" решеток 5 и 6 на длинах волн 1,24 мкм и 1,48 мкм соответственно составлял 99%, а коэффициент отражения выходной решетки 6 на длине волны 1,48 мкм составлял 20%. Отрезок волоконного световода 4 имел длину 1 км, а его сердцевина содержала 19 мол.% P2O5. Волоконный световод неодимового лазера 1, волоконный световод 4, волоконный световод длиннопериодных решеток 7 и 8 и волоконные световоды брэгговских решеток 5 и 6 имели стандартные поперечные размеры. Эти световоды изготавливали по стандартной технологии с использованием метода химического осаждения из газовой фазы.In the first version of the Raman fiber laser (Fig. 1), a 3.5 W neodymium laser with a fiber length of 30 m, the core of which contained 0.5 wt.%, Was used as a
Лазер (фиг. 1) излучал на длине волны 1,48 мкм, причем в отсутствие длиннопериодных решеток 7 и 8 генерация на длине волны 1,48 мкм не достигалась. The laser (Fig. 1) emitted at a wavelength of 1.48 μm, and in the absence of long-
Во втором варианте рамановского волоконного лазера (фиг.2) в качестве источника накачки 1 использовали волоконный иттербиевый лазер мощностью 3,5 Вт с длиной волоконного световода 30 м, сердцевина которого содержала 0,5 мас. % Yb3+. Волоконные брэгговские решетки 5 и 6 выполняли в виде отрезков волоконного световода длиной 1 м, сердцевина которого содержала 21 мол.% GeO2. Коэффициент отражения "глухих" решеток 5 и 6 на длинах волн 1,24 мкм и 1,48 мкм соответственно составлял 99%, а коэффициент отражения выходной решетки 6 на длине волны 1,48 мкм составлял 20%. Волоконные брэгговские решетки 7, 8, 9 и 10 выполняли в виде отрезков волоконных световодов длиной 1 м, сердцевина которых содержала 21 мол. % GeO2. Коэффициент отражения "глухих" решеток 7, 8, 9 и 10 на длинах волн 1,12 мкм, 1,18 мкм, 1,31 мкм и 1,40 мкм соответственно составлял 99%. Отрезок волоконного световода 4 имел длину 1 км, а его сердцевина содержала 19 мол.% P2O5. Волоконный световод иттербиевого лазера 1, волоконный световод 4 и волоконные световоды брэгговских решеток 5, 6, 7, 8, 9 и 10 имели стандартные поперечные размеры. Эти световоды изготавливали по стандартной технологии с использованием метода химического осаждения из газовой фазы.In the second embodiment of the Raman fiber laser (FIG. 2), a 3.5 W fiber ytterbium laser with a fiber length of 30 m, the core of which contained 0.5 wt.%, Was used as a
Лазер (фиг.2) излучал на длине волны 1,48 мкм, причем генерация на длине волны 1,48 мкм в отсутствие волоконных брэгговских решеток 7-10 не достигалась. The laser (figure 2) emitted at a wavelength of 1.48 μm, and the generation at a wavelength of 1.48 μm in the absence of fiber Bragg gratings 7-10 was not achieved.
В третьем варианте рамановского волоконного лазера (фиг.3) в качестве источника накачки 1 использовали волоконный неодимовый лазер мощностью 3,5 Вт с длиной волоконного световода 30 м, сердцевина которого содержала 0,5 мас. % Nd3+. Ответвители 11, рассчитанные на длины волн 1,06 мкм/1,48 мкм, выполняли из стандартного связного световода, содержащего в сердцевине 7 мол. % GeO2. Ответвители 12, рассчитанные на длины волн 1,24 мкм/1,48 мкм, выполняли из стандартного связного световода, содержащего в сердцевине 7 мол.% GeO2. Длиннопериодные решетки 7 и 8 выполняли в виде отрезка волоконного световода длиной 1 м, сердцевина которого содержала 21 мол.% GeO2.In the third embodiment of the Raman fiber laser (FIG. 3), a 3.5 W neodymium laser with a fiber length of 30 m, the core of which contained 0.5 wt.%, Was used as a
Лазер (фиг.3) излучал на длине волны 1,48 мкм, причем в отсутствие длиннопериодных решеток 7 и 8 генерация на длине волны 1,48 мкм не достигалась. The laser (figure 3) emitted at a wavelength of 1.48 μm, and in the absence of long-
В четвертом варианте рамановского волоконного лазера (фиг.4) в качестве источника накачки 1 использовали лазер на основе монокристаллов форстерита, активированного ионами Cr4+, мощностью 1,5 Вт на длине волны 1,24 мкм. Ответвители 12, рассчитанные на длины волн 1,24 мкм/1,48 мкм, выполняли из стандартного связного световода, содержащего в сердцевине 7 мол.% GeO2. Длиннопериодную решетку 8 выполняли в виде отрезка волоконного световода длиной 1 м, сердцевина которого содержала 21 мол.% GeO2.In the fourth embodiment of the Raman fiber laser (FIG. 4), a laser based on forsterite single crystals activated by Cr 4+ ions with a power of 1.5 W at a wavelength of 1.24 μm was used as a
Лазер (фиг. 4) излучал на длине волны 1,48 мкм, причем в отсутствие длиннопериодной решетки 8 генерация на длине волны 1,48 мкм не достигалась. The laser (Fig. 4) emitted at a wavelength of 1.48 μm, and in the absence of a long-
В пятом варианте рамановского волоконного лазера (фиг.5) в качестве источника накачки 1 использовали лазер на основе монокристаллов германата кальция, активированного ионами Cr4+, мощностью 1,5 Вт. Волоконные брэгговские решетки 6, 9 и 10 выполняли в виде отрезков волоконного световода длиной 1 м, сердцевина которых содержала 21 мол.% GeO2. Коэффициент отражения "глухих" решеток 6, 9 и 10 на длинах волн 1,31 мкм, 1,40 мкм и 1,48 мкм соответственно составлял 99%, а коэффициент отражения выходной решетки 6 на длине волны 1,48 мкм составлял 20%. Отрезок волоконного световода 4 имел длину 1 км, а его сердцевина содержала 19 мол.% P2O5.In the fifth embodiment of the Raman fiber laser (Fig. 5), a laser based on single crystals of calcium germanate activated by Cr 4+ ions with a power of 1.5 W was used as a
Лазер (фиг.5) излучал на длине волны 1,48 мкм, причем генерация на длине волны 1,48 мкм в отсутствие волоконных брэгговских решеток 9, 10 не достигалась. The laser (Fig. 5) emitted at a wavelength of 1.48 μm, and lasing at a wavelength of 1.48 μm in the absence of
Claims (58)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98117721A RU2152676C1 (en) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | Fiber laser (design versions) |
| CA 2282943 CA2282943A1 (en) | 1998-09-22 | 1999-09-21 | Raman fiber laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98117721A RU2152676C1 (en) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | Fiber laser (design versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98117721A RU98117721A (en) | 2000-06-27 |
| RU2152676C1 true RU2152676C1 (en) | 2000-07-10 |
Family
ID=20210752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98117721A RU2152676C1 (en) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | Fiber laser (design versions) |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA2282943A1 (en) |
| RU (1) | RU2152676C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2780456C1 (en) * | 2021-12-03 | 2022-09-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Fiber oscillator with cascade resonator system |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2002316478A1 (en) * | 2001-07-02 | 2003-01-21 | Ogg Technology Licensing, Llc. | Multi-wavelength optical fiber |
-
1998
- 1998-09-22 RU RU98117721A patent/RU2152676C1/en not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-09-21 CA CA 2282943 patent/CA2282943A1/en not_active Abandoned
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БРИК М.Г. и др. Электронная структура C 2 4+ - Y 3 Al 5 O 12 . В: Оптика и спектроскопия, т.84, N 5, 1998, с.760. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2780456C1 (en) * | 2021-12-03 | 2022-09-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Fiber oscillator with cascade resonator system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2282943A1 (en) | 2000-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5323404A (en) | Optical fiber laser or amplifier including high reflectivity gratings | |
| US6625180B2 (en) | Raman fiber laser | |
| EP0603925B1 (en) | Optical signal generator for telecommunication equipment | |
| US20110134512A1 (en) | Double clad fiber laser device | |
| CA2329334C (en) | Fiber optic lasers employing fiber optic amplifiers | |
| US5128801A (en) | Integrated optical signal amplifier | |
| CN111244735B (en) | Annular narrow-band fiber grating random laser and method for generating random laser | |
| US20040240043A1 (en) | Optical fiber amplifier | |
| US7180655B2 (en) | Broad-band light source | |
| Dianov | Raman fiber amplifiers | |
| JP2952056B2 (en) | Stimulated emission optical signal amplifier | |
| RU2152676C1 (en) | Fiber laser (design versions) | |
| KR20110065305A (en) | Double clad fiber laser device | |
| JP2003031879A (en) | Optical device, optical fiber used therefor, pulse generator, optical amplifier, and fiber laser | |
| KR20000027961A (en) | Optical element using core in which erbium ion and thorium ion are added | |
| EP0964486B1 (en) | Optical fiber amplifier | |
| KR100785096B1 (en) | A rare-earth doped fiber laser at visible wavelength | |
| RU2095902C1 (en) | Raman laser(options) and bragg's fiber-optic grating | |
| EP1454387A1 (en) | Optical amplifier with multiple wavelength pump | |
| WO2009104612A1 (en) | Fiber laser | |
| JPH1022554A (en) | Optical fiber amplifier | |
| JPH0651126A (en) | Optical fiber and optical fiber module | |
| Bufetov et al. | CW highly efficient 1.24-um Raman laser based on low-loss phosphosilicate fiber | |
| JP2002057393A (en) | Optical amplifier | |
| JP2004250252A (en) | Fluorescent glass, waveguide for optical amplification, and optical amplification module |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070923 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20090327 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140923 |