RU2560750C2 - Способ пассивной синхронизации мод излучения в лазере сверхкоротких импульсов с цельноволоконным оптическим резонатором - Google Patents
Способ пассивной синхронизации мод излучения в лазере сверхкоротких импульсов с цельноволоконным оптическим резонатором Download PDFInfo
- Publication number
- RU2560750C2 RU2560750C2 RU2013151213/28A RU2013151213A RU2560750C2 RU 2560750 C2 RU2560750 C2 RU 2560750C2 RU 2013151213/28 A RU2013151213/28 A RU 2013151213/28A RU 2013151213 A RU2013151213 A RU 2013151213A RU 2560750 C2 RU2560750 C2 RU 2560750C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- laser
- fiber
- mode
- passive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к лазерной технике. Способ пассивной синхронизации мод излучения в лазере сверхкоротких импульсов с цельноволоконным оптическим резонатором состоит в использовании эффекта нелинейной эволюции поляризации и укладки витками оптического волокна с формированием скруток и изгибов, не препятствующих распространению по оптическому волокну оптического излучения и создающих двулучепреломление и относительную фазовую задержку компонент поляризации, достаточную для запуска режима пассивной синхронизации мод за счет эффекта нелинейной эволюции поляризации. Технический результат заключается в обеспечении возможности эффективного преобразования энергии оптической накачки в энергию генерируемых импульсов, при использовании надежной конструкции лазера, не требующей технического обслуживания в процессе эксплуатации и транспортировки. 1 ил.
Description
Изобретение относится к лазерам - приборам для генерации с использованием стимулирующего излучения когерентных электромагнитных волн.
Уровень техники
Волоконные лазеры сверхкоротких импульсов играют ключевую роль в области фотоники, спектроскопии, биомедицины, оптических телекоммуникаций. Волоконные лазеры сверхкоротких импульсов служат для генерации импульсного оптического излучения, используемого для микро- и нанообработки поверхностей, записи компонент фотоники в прозрачных средах, выполнения прецизионных разрезов оболочек глаза в офтальмологии, в качестве носителя информации в оптических линиях связи и оптического возбуждения для генерации суперконтинуума. Широта области применений сверхкоротких импульсов обуславливает актуальность задачи усовершенствования устройств и способов для их генерации.
Известен способ пассивной синхронизации мод излучения в волоконном лазере за счет эффекта нелинейной эволюции поляризации излучения в оптоволокне (ст.: M.E. Fermann, M.J. Andrejco, Y. Silberberg and M.L. Stock. Passive mode locking by using nonlinear polarization evolution in a polarization-maintaining erbium-doped fiber. Optics Letters, Vol.18, Issue 11, pp.894-896 (1993) [1]). Режим пассивной синхронизации мод достигается настройкой волоконных контроллеров поляризации, используемых в резонаторе волоконного лазера в качестве двулучепреломляющих элементов фазовой задержки. Недостатками данного технического решения является то, что данный способ пассивной синхронизации мод в лазере основан на использовании в конструкции лазера в качестве двулучепреломляющих элементов фазовой задержки контроллеров поляризации, основанных на механической деформации волокна. Вносимые контроллерами поляризации фазовые задержки с течением времени могут изменяться вследствие пластических деформаций оптического волокна, что приводит к выходу лазера из заданного режима генерации и необходимости его подстройки и технического обслуживания высококвалифицированными специалистами, что сопряжено со значительными затратами времени и материальных ресурсов.
Известен способ пассивной синхронизации мод в гибридном лазере, оптический резонатор которого включает отрезки оптического волокна и дискретные оптические элементы - двулучепреломляющие фазовые пластинки, вносящие относительную фазовую задержку между двумя компонентами поляризации внутрирезонаторного лазерного излучения (ст.: М.Е. Fermann, L.-М. Yang, M.J. Andrejco, and M.L. Stock, "Environmentally stable Kerr-type mode-locked erbium fiber laser producing 360-fs pulses," Optics Letters, Vol.19, Issue 1, pp.43-45 (1994) [2]). Режим пассивной синхронизации мод в таком лазере достигается настройкой углов ориентации одной или нескольких двулучепреломляющих пластинок, используемых в резонаторе лазера в качестве двулучепреломляющих элементов фазовой задержки. Недостатком данного технического решения является то, что указанный способ пассивной синхронизации мод в лазере основан на использовании в конструкции лазера в качестве двулучепреломляющих элементов фазовой задержки двух и более дискретных объемных (не волоконных) элементов, требующих сложной прецизионной юстировки и настройки как перед первым запуском лазера, так и после транспортировки лазера от завода-изготовителя до конечного потребителя (пользователя), что требует участия высококвалифицированных специалистов и сопряжено со значительными затратами времени и материальных ресурсов.
Наиболее близким аналогом-прототипом предлагаемому изобретению является способ пассивной синхронизации мод в волоконном лазере, описанный в ст.: D. Radnatarov, S. Khripunov, S. Kobtsev, A. Ivanenko, S. Kukarin. "Automatic electronic-controlled mode locking self-start in fibre lasers with non-linear polarisation evolution." Optics Express, Vol.21, Issue 18, pp.20626-20631 (2013) [3]). Известный из указанной работы способ пассивной синхронизации мод излучения основан на эффекте нелинейной эволюции поляризации излучения в оптическом волокне резонатора, запуск режима синхронизации мод излучения и управление параметрами режима осуществляются изменением электрического напряжения, прикладываемого к жидкокристаллическому поляризационному элементу фазовой задержки и регулировкой мощности источника накачки. В зависимости от указанных двух параметров настройки в лазере могут реализовываться различные режимы генерации.
Недостатком прототипа является то, что указанный способ пассивной синхронизации мод в лазере основан на использовании в конструкции лазера в качестве двулучепреломляющего элемента фазовой задержки как минимум одного дискретного жидкокристаллического элемента фазовой задержки, что обуславливает необходимость точного сопряжения указанного дискретного элемента с оптическим волокном, прецизионной юстировки и настройки лазера при сборке и после транспортировки. Еще одним недостатком указанного способа пассивной синхронизации мод, также связанным с необходимостью использования в схеме лазера жидкокристаллического элемента фазовой задержки, является сложность в изготовлении жидкокристаллического элемента фазовой задержки и его высокая рыночная стоимость, что определяет высокую стоимость лазера в целом при использовании данного способа пассивной синхронизации мод.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание способа стабильной пассивной синхронизации мод излучения, обеспечивающего режим генерации одиночных сверхкоротких оптических импульсов с высокой эффективностью преобразования энергии оптической накачки в энергию генерируемых импульсов, допускающего использование надежной конструкции лазера, не требующей технического обслуживания в процессе эксплуатации и транспортировки.
Сущность изобретения
Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе пассивной синхронизации мод излучения в волоконном лазере сверхкоротких импульсов за счет эффекта нелинейной эволюции поляризации в оптическом волокне кольцевого лазерного резонатора, согласно изобретению запуск режима синхронизации мод излучения и управление параметрами режима синхронизации мод осуществляют в процессе укладки оптических волокон при сборке лазера за счет скруток и изгибов оптических волокон, выполняющих функцию двулучепреломляющих элементов фазовой задержки, сохранение параметров выбранного режима синхронизации мод в процессе эксплуатации и транспортировки обеспечивается системой механической фиксации оптического волокна.
Описание предлагаемого способа пассивной синхронизации мод излучения в волоконном кольцевом лазере сверхкоротких импульсов поясняется фиг. 1: схема волоконного кольцевого лазера сверхкоротких импульсов для реализации способа пассивной синхронизации мод излучения.
На фиг.1 обозначено: 1 - источник накачки, 2 - волоконный модуль спектрального сведения, 3 - поляризационно независимый оптический изолятор, 4 - активное волокно, 5 - пассивное волокно, 6 - волоконный ответвитель с поддержкой поляризации, 7 - система механической фиксации оптического волокна, 8 - оптический выход лазера.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения - работоспособность способа
К оптическому выходу 8 лазера подключают осциллограф и анализатор оптического спектра, после чего одно или несколько оптических волокон лазерного резонатора укладывают витками 4, 5 с образованием сгибов и скруток, не нарушающих целостности оптического волокна и не препятствующих распространению по оптическому волокну оптического излучения, создающих двулучепреломление и относительную фазовую задержку компонент поляризации, достаточную для запуска режима пассивной синхронизации мод за счет эффекта нелинейной эволюции поляризации. Скрутку и изгиб волокна контролируют при помощи осциллографа и анализатора оптического спектра, подключенных к оптическому выходу 8 лазера, путем поиска такого способа укладки волокна, при котором достигается осциллограмма выходного излучения в виде последовательности сверхкоротких импульсов, а оптический спектр имеет П-образную форму. После укладки оптическое волокно фиксируют с помощью системы механической фиксации оптического волокна 7, включающей набор крепежных элементов и/или заливку волоконного резонатора отвердевающим заполнителем, предотвращающей изменение изгибов и скруток оптического волокна и вносимого ими двулучепреломления и препятствует выходу лазера из заданного при сборке лазера режима генерации в процессе работы и транспортировки лазера.
Предложенный способ пассивной синхронизации мод излучения может быть реализован в полностью волоконных оптических резонаторах, не содержащих дискретных оптических элементов, что позволяет создавать на основе данного способа лазеры с высокой эффективностью преобразования энергии оптической накачки в энергию генерируемых импульсов.
Таким образом, предлагаемое изобретение является способом стабильной пассивной синхронизации мод излучения, обеспечивающего режим генерации сверхкоротких оптических импульсов с высокой эффективностью преобразования энергии оптической накачки в энергию генерируемых импульсов, допускающего использование надежной конструкции лазера, не требующей технического обслуживания в процессе эксплуатации и транспортировки.
Источники информации
1. Optics Letters. - 1993. - Vol.18. - No 11. - P.894-896.
2. Optics Letters. - 1994. - Vol.19. - No 1. - P.43-45.
3. Optics Express. - 2013. - Vol.21. - No 18. - P.20626-20631.
Claims (1)
- Способ пассивной синхронизации мод излучения в лазере сверхкоротких импульсов с цельноволоконным оптическим резонатором за счет эффекта нелинейной эволюции поляризации в оптическом волокне кольцевого лазерного резонатора, отличающийся тем, что запуск режима синхронизации мод излучения и управление параметрами режима синхронизации мод осуществляют в процессе укладки оптических волокон при сборке лазера за счет скруток и изгибов оптических волокон, выполняющих функцию двулучепреломляющих элементов фазовой задержки, после чего осуществляют механическую фиксацию оптического волокна, обеспечивающую сохранение параметров выбранного режима синхронизации мод в процессе эксплуатации и транспортировки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151213/28A RU2560750C2 (ru) | 2013-11-18 | 2013-11-18 | Способ пассивной синхронизации мод излучения в лазере сверхкоротких импульсов с цельноволоконным оптическим резонатором |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151213/28A RU2560750C2 (ru) | 2013-11-18 | 2013-11-18 | Способ пассивной синхронизации мод излучения в лазере сверхкоротких импульсов с цельноволоконным оптическим резонатором |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013151213A RU2013151213A (ru) | 2015-05-27 |
RU2560750C2 true RU2560750C2 (ru) | 2015-08-20 |
Family
ID=53284753
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013151213/28A RU2560750C2 (ru) | 2013-11-18 | 2013-11-18 | Способ пассивной синхронизации мод излучения в лазере сверхкоротких импульсов с цельноволоконным оптическим резонатором |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2560750C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2801639C1 (ru) * | 2022-06-15 | 2023-08-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) | Волоконный кольцевой источник лазерного излучения с пассивным сканированием частоты |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005074573A2 (en) * | 2004-01-30 | 2005-08-18 | Nufern | Method and apparatus for providing light having a selected polarization with an optical fiber |
JP4436474B2 (ja) * | 1998-02-11 | 2010-03-24 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | 集積化パッシブモードロックファイバレーザとその製法 |
US20100272129A1 (en) * | 2004-12-07 | 2010-10-28 | Imra America, Inc. | Yb: and nd: mode-locked oscillators and fiber systems incorporated in solid-state short pulse laser systems |
RU2013130942A (ru) * | 2013-07-08 | 2015-01-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Лазерспарк" | Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса |
-
2013
- 2013-11-18 RU RU2013151213/28A patent/RU2560750C2/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4436474B2 (ja) * | 1998-02-11 | 2010-03-24 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | 集積化パッシブモードロックファイバレーザとその製法 |
WO2005074573A2 (en) * | 2004-01-30 | 2005-08-18 | Nufern | Method and apparatus for providing light having a selected polarization with an optical fiber |
US20100272129A1 (en) * | 2004-12-07 | 2010-10-28 | Imra America, Inc. | Yb: and nd: mode-locked oscillators and fiber systems incorporated in solid-state short pulse laser systems |
RU2013130942A (ru) * | 2013-07-08 | 2015-01-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Лазерспарк" | Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2801639C1 (ru) * | 2022-06-15 | 2023-08-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук (ИАиЭ СО РАН) | Волоконный кольцевой источник лазерного излучения с пассивным сканированием частоты |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013151213A (ru) | 2015-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106299987B (zh) | 一种基于稀土离子共掺光纤的双波长同步脉冲光纤激光器 | |
US9001853B2 (en) | Internal optical mixer pulsed at larmor frequency | |
Villanueva et al. | Active and passive mode-locked fiber lasers for high-speed high-resolution photonic analog-to-digital conversion | |
US20230273503A1 (en) | Active optical resonator for frequency conversion | |
CN109462139A (zh) | 一种2.9微米中红外锁模激光器 | |
RU2547343C1 (ru) | Импульсный волоконный лазер с варьируемой конфигурацией поддерживающего поляризацию излучения кольцевого резонатора | |
Huang et al. | Highly efficient difference-frequency generation for mid-infrared pulses by passively synchronous seeding | |
US20190305516A1 (en) | Self-seeded fiber oscillator | |
CN101478111B (zh) | 产生低重复频率超短激光脉冲的方法 | |
RU2560750C2 (ru) | Способ пассивной синхронизации мод излучения в лазере сверхкоротких импульсов с цельноволоконным оптическим резонатором | |
Saby et al. | SCPEM-Q-switching of a fiber-rod-laser | |
RU139786U1 (ru) | Волоконный кольцевой лазер сверхкоротких импульсов | |
Pottiez et al. | Generation of high-energy pulses from an all-normal-dispersion figure-8 fiber laser | |
CN107171173A (zh) | 一种利用模间拍频进行激光锁模的新技术 | |
Tan et al. | A multi-wavelength Brillouin erbium fiber laser with double Brillouin frequency spacing and Q-switching characteristics | |
CN102332677A (zh) | 一种绿光光纤激光器 | |
Spirin | Resonances of pumping and higher stokes components in fiber Brillouin lasers and a method of setting them | |
CN206236952U (zh) | 基于稀土离子共掺光纤的双波长同步脉冲光纤激光器 | |
Wu et al. | Mode-locked femtosecond all polarization-maintaining erbium-doped dispersion managed fiber laser based on a nonlinear amplifying loop mirror | |
CN104682174A (zh) | 一种基于8字腔和复合腔结构的被动锁模光纤激光器 | |
CN103326221A (zh) | 利用环型光纤有源腔共振增强倍频光效率的方法 | |
Ivanenko et al. | Mode-locked fibre laser with e-controlled cavity length in ultra-wide range | |
Boivinet et al. | 948 kHz repetition rate, picosecond pulse duration, all-PM 1.03 µm mode-locked fiber laser based on nonlinear polarization evolution | |
EP4274037A1 (en) | All-fiber laser oscillator generating ultrashort pulses and its applications | |
Cuadrado-Laborde et al. | In-fiber acousto-optic devices for laser applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HZ9A | Changing address for correspondence with an applicant |