RU2540484C1 - Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса - Google Patents
Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2540484C1 RU2540484C1 RU2013130942/28A RU2013130942A RU2540484C1 RU 2540484 C1 RU2540484 C1 RU 2540484C1 RU 2013130942/28 A RU2013130942/28 A RU 2013130942/28A RU 2013130942 A RU2013130942 A RU 2013130942A RU 2540484 C1 RU2540484 C1 RU 2540484C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- fibre
- laser
- polarization
- pulse
- 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
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1106—Mode locking
- H01S3/1112—Passive mode locking
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- 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
- H01S3/06712—Polarising fibre; Polariser
-
- 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
- H01S3/06704—Housings; Packages
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06791—Fibre ring lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к лазерной технике. Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса содержит лазер накачки, последовательно установленные, образующие кольцевой резонатор и закрепленные на держатель волокна волоконные модуль ввода излучения лазера накачки в волокно, легированное редкоземельным элементом волокно, разветвитель, контроллер поляризации, волоконный поляризатор, контроллер поляризации, изолятор. При этом волокно закреплено на держателе оптического волокна так, что при распространении импульса излучения по волокну на каждом витке волокна сдвиг фаз поляризационных компонент поля оптического импульса относительно двух взаимно перпендикулярных осей скомпенсирован. Технический результат заключается в упрощении конструкции и обеспечении компактности лазера. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к волоконным лазерам со сверхкороткой длительностью импульса.
Для компоновки волоконного импульсного лазера, длина волокна которого часто составляет величину от нескольких метров до сотен метров, используется намотка волокна на различные фиксирующие устройства, такие, например, как в патенте США №6144792. Однако каждый изгиб волокна создает анизотропию для распространения поляризованного светового импульса в волокне, так как показатели преломления волокна для распространения излучения с поляризацией вдоль плоскости изгиба и перпендикулярно этой плоскости отличаются на величину Δn=a·(rclad/r)2, rclad - радиус волокна, r - радиус изгиба, а - константа, зависящая от материала волокна и длины волны излучения. Величина Δn дана для полной окружности с радиусом r. При распространении поляризованного излучения в таком изогнутом волокне компонента поля E_slow светового импульса вдоль оси, перпендикулярной плоскости изгиба (медленной оси), отстает от компоненты поля E_fast светового импульса вдоль плоскости изгиба (быстрой оси). В волоконных лазерах ультракоротких импульсов оптический дихроизм, возникающий на изгибах волокна, приводит к расплыванию поляризационных компонент импульса вдоль быстрой и медленной осей оптического волокна. Такой эффект искажает состояние оптической поляризации, изменяет временной профиль импульса, а также затрудняет реализацию синхронизации мод на эффекте нелинейного вращения эллипса поляризации.
Известен волоконный лазер, патент США №7876495, в котором для компенсации дихроизма, вызванного изгибом оптического волокна, применяется специальное волокно увеличенного диаметра со сложной структурой.
Задачей изобретения является создание волоконного лазера со сверхкороткой длительностью импульса, реализующего синхронизацию мод на эффекте нелинейного вращения эллиптической поляризации в световом волокне.
Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса, содержащий лазер накачки, последовательно установленные, образующие кольцевой резонатор и закрепленные на держателе волокна модуль ввода излучения лазера накачки в волокно, легированное редкоземельным элементом волокно, разветвитель, контроллер поляризации, волоконный поляризатор, контроллер поляризации, изолятор, волокно закреплено в держателе оптического волокна так, что при распространении импульса излучения по волокну на каждом витке волокна сдвиг фазы поляризационных компонент поля оптического импульса относительно двух взаимно перпендикулярных осей скомпенсирован. При такой компоновке волокна компенсирован наведенный дихроизм, возникающий вследствие изгибов волокна при намотке. Если на каждом витке фазовый сдвиг для поляризационных компонент оптического импульса вдоль двух взаимно перпендикулярных осей одинаков, создаются условия распространения лазерного импульса без накопления фазового сдвига, как если бы волокно было вытянуто в линию. Это позволяет реализовать синхронизацию мод в волоконном лазере на эффекте нелинейного вращения эллипса поляризации, используя длинный отрезок волокна в компактном устройстве. В настоящее время в коммерческих вариантах волоконных лазеров со сверхкороткой длительностью импульса для синхронизации мод используют пассивный насыщающийся поглотитель и оптическое волокно с поддержкой поляризации. Поскольку в оптическом волокне с поддержкой поляризации нелинейное вращение поляризации отсутствует, получить стабильную импульсную генерацию возможно только с использованием насыщающихся поглотителей, распределенных на локальном участке волокна либо твердотельных, например насыщающихся полупроводниковых зеркал SESAM-ов. Использование в волоконных лазерах эффекта нелинейного вращения эллипса поляризации для импульсного режима генерации позволяет максимально использовать преимущество волоконной схемы резонатора, сократить длительность импульса за счет быстрого времени срабатывания такого нелинейного переключателя, сделать схему лазера более простой и надежной.
Держатель оптического волокна имеет две взаимно перпендикулярные оси, относительно каждой из которых волокно изогнуто с равным радиусом изгиба. Одним из вариантов исполнения волоконного лазера является крепление волокна на держателе с двумя взаимно перпендикулярными осями, вокруг которых волокно изогнуто с одинаковыми радиусами. В таком случае положительный фазовый сдвиг, возникающий между двух взаимно перпендикулярных поляризационных компонент излучения в каждом следующем изгибе намотки, компенсируется аналогичным отрицательным фазовым сдвигом для этих компонент в предыдущем изгибе намотки, что позволяет получить способ намотки волокна без накопления фазового сдвига для поляризационных компонент импульсного излучения, распространяющегося по оптическому волокну.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является создание компактного надежного волоконного лазера со сверхкороткой длительностью импульса.
На фиг.1 показана схема волоконного лазера со сверхкороткой длительностью импульса.
На фиг.2 показана схема намотки волокна на держатель волокна в волоконном лазере со сверхкороткой длительностью импульса.
На фиг.1 лазер накачки 1 соединен с модулем ввода излучения лазера накачки в волокно 2, модуль вода излучения лазера накачки в волокно 2, легированное редкоземельным элементом волокно 3, разветвитель 4, контроллер поляризации 5, волоконный поляризатор 6, контроллер поляризации 5, изолятор 7 образуют кольцевой резонатор волоконного лазера. Волоконные элементы лазера закреплены на держателе волокна согласно схеме на фиг.2. Ось Х и ось Z взаимно перпендикулярны. Каждый виток волокна на катушке, представленной на фиг.2, содержит 4 прямых участка 8, изображенных сплошной линией, два полукруглых участка 9, изображенных пунктирной линией, и два полукруглых участка 10, изображенных штрихпунктирной линией. Полукруглые участки 9 волокна представляют собой половину дуги окружности радиуса R в плоскости, перпендикулярной оси X. Участки 10 волокна представляют собой половину дуги окружности радиуса R в плоскости, перпендикулярной оси Z.
При включении лазера накачки 1 излучение через модуль ввода 2 попадает в кольцевой резонатор. При общей длине оптического волокна в несколько метров и средней мощности накачки чуть выше порога свободной генерации лазер переходит в режим импульсной генерации при соответствующей подстройке контроллеров поляризации.
При прохождении импульсом двух участков волокна 9 за счет изгиба в плоскости, перпендикулярной оси X, возникает фазовый сдвиг Δφ1=(2π/λ)(nx-nz)2πr и поляризационные компоненты поля светового импульса вдоль оси Х отстают от поляризационных компонент поля вдоль оси Z. На двух участках волокна 10 за счет изгиба волокна в плоскости, перпендикулярной оси Z, возникающий фазовый сдвиг компенсирует предыдущий: Δφ2=Δφ1=(2π/λ)(nz-nx)2πr и поляризационные компоненты поля светового импульса вдоль оси Z будут отставать от поляризационных компонент поля светового импульса вдоль оси X. Таким образом, на каждом витке волокна, закрепленного на держателе в соответствии со схемой, представленной на фиг.2, фазового сдвига на одном витке намотки не происходит. Это позволяет использовать эффект нелинейного вращения эллипса поляризации для синхронизации мод волоконного лазера.
Claims (2)
1. Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса, содержащий лазер накачки, последовательно установленные, образующие кольцевой резонатор и закрепленные на держатель волокна волоконные модуль ввода излучения лазера накачки в волокно, легированное редкоземельным элементом волокно, разветвитель, контроллер поляризации, волоконный поляризатор, контроллер поляризации, изолятор, отличающийся тем, что волокно закреплено на держателе оптического волокна так, что при распространении импульса излучения по волокну на каждом витке волокна сдвиг фаз поляризационных компонент поля оптического импульса относительно двух взаимно перпендикулярных осей скомпенсирован.
2. Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса по п.1., отличающийся тем, что держатель оптического волокна имеет две взаимно перпендикулярные оси, относительно каждой из которых волокно изогнуто с равным радиусом изгиба.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013130942/28A RU2540484C1 (ru) | 2013-07-08 | 2013-07-08 | Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса |
PCT/RU2014/000489 WO2015005827A1 (ru) | 2013-07-08 | 2014-07-03 | Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013130942/28A RU2540484C1 (ru) | 2013-07-08 | 2013-07-08 | Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013130942A RU2013130942A (ru) | 2015-01-20 |
RU2540484C1 true RU2540484C1 (ru) | 2015-02-10 |
Family
ID=52280359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013130942/28A RU2540484C1 (ru) | 2013-07-08 | 2013-07-08 | Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2540484C1 (ru) |
WO (1) | WO2015005827A1 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2560750C2 (ru) * | 2013-11-18 | 2015-08-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Способ пассивной синхронизации мод излучения в лазере сверхкоротких импульсов с цельноволоконным оптическим резонатором |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5920588A (en) * | 1996-04-11 | 1999-07-06 | Fujitsu Limited | Method and device for generation of phase conjugate light and wavelength conversion, and system having the device |
RU2137166C1 (ru) * | 1996-10-25 | 1999-09-10 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд | Компоновочное устройство оптического усилителя |
US6373868B1 (en) * | 1993-05-28 | 2002-04-16 | Tong Zhang | Single-mode operation and frequency conversions for diode-pumped solid-state lasers |
US7876495B1 (en) * | 2007-07-31 | 2011-01-25 | Lockheed Martin Corporation | Apparatus and method for compensating for and using mode-profile distortions caused by bending optical fibers |
WO2011113499A1 (en) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | Vrije Universiteit Brussel | Methods and systems for converting or amplifying |
-
2013
- 2013-07-08 RU RU2013130942/28A patent/RU2540484C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2014
- 2014-07-03 WO PCT/RU2014/000489 patent/WO2015005827A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6373868B1 (en) * | 1993-05-28 | 2002-04-16 | Tong Zhang | Single-mode operation and frequency conversions for diode-pumped solid-state lasers |
US5920588A (en) * | 1996-04-11 | 1999-07-06 | Fujitsu Limited | Method and device for generation of phase conjugate light and wavelength conversion, and system having the device |
RU2137166C1 (ru) * | 1996-10-25 | 1999-09-10 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд | Компоновочное устройство оптического усилителя |
US7876495B1 (en) * | 2007-07-31 | 2011-01-25 | Lockheed Martin Corporation | Apparatus and method for compensating for and using mode-profile distortions caused by bending optical fibers |
WO2011113499A1 (en) * | 2010-03-18 | 2011-09-22 | Vrije Universiteit Brussel | Methods and systems for converting or amplifying |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013130942A (ru) | 2015-01-20 |
WO2015005827A1 (ru) | 2015-01-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5577057A (en) | Modelocked lasers | |
JPH09199777A (ja) | モードロックレーザー装置 | |
KR101501509B1 (ko) | 이중 광빗 펨토초 광섬유 레이저 | |
US10367328B2 (en) | Pulse laser device | |
US8854713B2 (en) | Power selective optical filter devices and optical systems using same | |
JP6637899B2 (ja) | レーザー装置を操作する方法、共振装置及び移相器の使用 | |
WO2015073257A1 (en) | Compact fiber short pulse laser sources | |
RU2547343C1 (ru) | Импульсный волоконный лазер с варьируемой конфигурацией поддерживающего поляризацию излучения кольцевого резонатора | |
JP2015156452A (ja) | 受動モードロックファイバレーザ装置 | |
RU2540484C1 (ru) | Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса | |
Dong et al. | Tunable and switchable dual-wavelength passively mode-locked fiber ring laser with high-energy pulses at a sub-100 kHz repetition rate | |
CN203039222U (zh) | 一种偏振态稳定控制的自启动锁模光纤激光器 | |
CN204885809U (zh) | 全光纤激光器 | |
RU2564519C2 (ru) | Волоконный импульсный кольцевой лазер с пассивной синхронизацией мод излучения (варианты) | |
ES2653196T3 (es) | Fibra láser de doble frecuencia por mezcla de ondas en fibras ópticas amplificadoras | |
Zhou et al. | Fiber ring laser employing an all-polarization-maintaining loop periodic filter | |
RU2566385C1 (ru) | Волоконный источник однонаправленного одночастотного поляризованного лазерного излучения с пассивным сканированием частоты (варианты) | |
Cui et al. | Linear-cavity cylindrical vector lasers based on all-fiber mode converters | |
CN111509550A (zh) | 高峰值功率窄线宽1064nm全固态脉冲激光器 | |
CN104538826A (zh) | 超短脉冲光纤激光器 | |
Wu et al. | Mode-locked femtosecond all polarization-maintaining erbium-doped dispersion managed fiber laser based on a nonlinear amplifying loop mirror | |
CN220934587U (zh) | 一种圆柱矢量光场产生装置 | |
CN209981720U (zh) | 一种双臂结构环形光斑输出连续光纤激光器 | |
Madeikis et al. | Optical Repetition Rate Locking of Ultrafast Yb Doped All Fiber Oscillator for High Intensity OPCPA Systems | |
Xu et al. | Cylindrical Vector Beam Fibre Laser Based on photonic lantern |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160709 |