RU2688962C1 - Способ стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии - Google Patents

Способ стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии Download PDF

Info

Publication number
RU2688962C1
RU2688962C1 RU2018120049A RU2018120049A RU2688962C1 RU 2688962 C1 RU2688962 C1 RU 2688962C1 RU 2018120049 A RU2018120049 A RU 2018120049A RU 2018120049 A RU2018120049 A RU 2018120049A RU 2688962 C1 RU2688962 C1 RU 2688962C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spontaneous emission
source
output optical
optical radiation
pumping
Prior art date
Application number
RU2018120049A
Other languages
English (en)
Inventor
Артем Сергеевич Алейник
Никита Евгеньевич Кикилич
Михаил Андреевич Смоловик
Максим Владимирович Михеев
Андрей Владимирович Виноградов
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО)
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 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО)
Priority to RU2018120049A priority Critical patent/RU2688962C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2688962C1 publication Critical patent/RU2688962C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre lasers
    • H01S3/06795—Fibre lasers with superfluorescent emission, e.g. amplified spontaneous emission sources for fibre laser gyrometers
    • 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
    • H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • H01S3/1317—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation by controlling the temperature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области волоконно-оптических источников усиленной спонтанной эмиссии. Способ решает задачу стабилизации в диапазоне температур нескольких параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии, построенного по двухпроходной схеме с двухсторонней накачкой легированного ионами эрбия активного волокна двумя лазерными диодами, в частности мощности и центральной длины волны или мощности и ширины спектра. Способ стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии в диапазоне рабочих температур заключается в предварительном измерении зависимости параметров выходного оптического излучения, в частности центральной длины волны и ширины спектра при ее постоянной мощности, от температуры источника и коэффициента накачки, равного отношению оптических мощностей сонаправленной накачки к сумме сонаправленной и противонаправленной накачки легированного ионами эрбия волокна, при заранее выбранной, постоянной мощности выходного оптического излучения
Figure 00000022
, с последующим приближением полученного массива
данных степенным полиномом вида
Figure 00000023
или
Figure 00000024
по методу наименьших квадратов, на основании заданного пользователем значения центральной длины волны или ширины спектра и текущей температуры источника усиленной спонтанной эмиссии. Исходя из полученного полинома, в источнике усиленной спонтанной эмиссии осуществляют расчет коэффициента накачки, при этом устанавливаемые уровни сонаправленной и противонаправленной накачки обеспечивают заданный постоянный уровень мощности выходного оптического излучения посредством пропорционально-интегрального регулирования. Технический результат заключается в обеспечении возможности стабилизации нескольких параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии. 6 ил.

Description

Изобретение относится к области волоконно-оптических источников усиленной спонтанной эмиссии.
Известен способ стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии с применением фотонно-кристаллического волокна легированного ионами эрбия [статья X. Wu, L. Zhang, С.Liu, S. Ruan «High-stable, double-pass forward superfluorescent fiber source based on erbium-doped photonic crystal fiber» Applied Physics B. Laser and Optics, Vol. 114, №3, pp. 433-438, 12 July 2013]. Способ заключается в следующем: в легированное ионами эрбия фотонно-кристаллическое волокно, вводится излучение накачки в прямом направлении, причем длина волокна и мощность вводимого излучения накачки выбираются таким образом, чтобы температурный коэффициент центральной длины волны выходного оптического излучения был бы минимален.
Недостатками известного способа стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии с применением фотонно-кристаллического волокна легированного ионами эрбия являются: отсутствие возможности изменения стабилизируемых параметров выходного излучения в процессе работы устройства, отсутствие возможности стабилизации нескольких параметров выходного оптического излучения одновременно, сложный процесс настройки.
Известен способ стабилизации, посредством изменения параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии с помощью применением спектрального фильтра [Патент США №5875203, кл. (H01S 3/06), дата публ. 23.02.1999], выбранный в качестве прототипа. Способ заключается в следующем: в оптическое волокно, легированное ионами эрбия вводится излучение накачки, которое, распространяясь по оптическому волокну, генерирует излучение спонтанной эмиссии. Выходное оптическое излучение имеет спектральную форму и центральную длину волны. Изменение спектральной формы выходного оптического излучения происходит посредством размещения в оптическом волокне спектрального фильтра для стабилизации центральной длины волны относительно одного из параметров, среди которых: мощность лазерного диода накачки, температура или управляющий сигнал внешнего устройства.
Недостатками известного способа стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии являются: отсутствие возможности изменения стабилизируемых параметров выходного оптического излучения в процессе работы устройства, отсутствие возможности стабилизации нескольких параметров выходного оптического излучения одновременно, изготовление спектрального фильтра для каждой конкретной оптической схемы.
Способ решает задачу стабилизации в диапазоне рабочих температур нескольких параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии, в частности мощности и центральной длины волны или мощности и ширины спектра, за счет организации управления лазерными диодами накачки без использования в схеме спектральных фильтров.
Поставленная задача решается следующим образом. В способе стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии, построенного по двухпроходной схеме, по заранее полученным зависимостям центральной длины волны или ширины спектра выходного оптического излучения от коэффициента накачки (Kp), равного отношению оптических мощностей сонаправленной накачки (P1) к сумме сонаправленной и противонаправленной (Р2) накачки легированного ионами эрбия волокна, а также от температуры источника, при постоянной выходной оптической мощности генерируемой спонтанной эмиссии, осуществляют подстройку оптических мощностей лазерных диодов накачки.
Сущность заявляемого способа поясняется следующим образом.
Параметры выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии, построенного по двухпроходной схеме, в котором накачка легированного эрбием оптического волокна осуществляется с двух сторон двумя лазерными диодами накачки, работающем в режиме стабилизации выходной оптической мощности выходного оптического излучения Pout, имеющего постоянное значение, задаваемое пользователем и поддерживаемой посредством пропорционально-интегрального регулирования по следующему закону
Figure 00000001
где Р, D - пропорциональная и интегрирующая составляющие регулятора; kp, ki - коэффициенты усиления пропорциональной и интегрирующей составляющих регулятора; e(t) - ошибка, измеряются посредством подключения спектроанализатора к выходному порту волоконно-оптического источника усиленной спонтанной эмиссии. Производится серия измерений параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии, причем при каждом следующим измерении меняется коэффициент накачки Kp, с шагом ΔKp, от Kmin=0 до Kmax=1. Описанный цикл измерений повторяется при изменении температуры источника усиленной спонтанной эмиссии, посредством размещения его в температурной камере, во всем рабочем диапазоне температур от Tmin до Tmax с шагом ΔT.
Изменение коэффициента накачки Kp, позволяет регулировать уровень инверсии населенности ионов эрбия по длине легированного эрбием волокна, что позволяет изменять параметры выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии, в частности центральную длину волны λc или ширину спектра Δλ при сохранении постоянной мощности
Figure 00000002
Итогом проведенных измерений становится массив данных размерностью
Figure 00000003
в каждой ячейке которого находится информация о параметрах выходного оптического излучения, в частности, значение центральной длины волны
Figure 00000004
или ширины спектра Δλ, а также соответствующий этим параметрам коэффициент накачки Kp и температура источника усиленной спонтанной эмиссии Т. Полученный массив данных приближается степенным полиномом вида
Figure 00000005
по методу наименьших квадратов, где n - степень полинома; х - ширина спектра или центральная длина волны; у - температура источника усиленной спонтанной эмиссии; z -коэффициент накачки Kp; р и g - коэффициенты полинома. Таким образом, получают зависимость коэффициента накачки Kp от центральной длины волны λс или ширины спектра Δλ выходного оптического излучения и температуры источника усиленной спонтанной эмиссии Т, т.е.,
Figure 00000006
Полученные зависимости затем загружаются в устройство управления лазерными диодами накачки источника усиленной спонтанной эмиссии и позволяют заранее определить необходимый для установки коэффициент накачки Kp для получения задаваемых пользователем параметров выходного оптического излучения, в частности, значения центральной длины волны λс или ширины спектра Δλ, на основании текущей температуры источника усиленной спонтанной эмиссии при постоянной мощности Pout.
Таким образом, заявляемый способ обеспечивает возможность стабилизации нескольких параметров выходного оптического излучения во всем рабочем диапазоне температур источника усиленной спонтанной эмиссии от Tmin до Tmax одновременно, в частности, центральной длины волны λс и мощности Pout или ширины спектра Δλ и мощности Pout.
Сущность заявляемого способа поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана структурная схема волоконного источника усиленной спонтанной эмиссии.
На фиг. 2 показана структурная измерительная схема для осуществления измерений параметров выходного оптического излучения, в частности, центральной длины волны λс или ширины спектра Δλ, при постоянной мощности Pout и изменения коэффициента накачки Kp во всем рабочем диапазоне температур источника усиленной спонтанной эмиссии от Tmin до Tmax.
На фиг. 3 показан профиль изменения коэффициента накачки Kp и температуры источника Т в процессе проведения измерений параметров выходного оптического излучения.
На фиг. 4 показаны измеренные параметры выходного оптического излучения, в частности, центральная длина волны λс и ширина спектра Δλ при постоянной мощности Pout при изменении коэффициента накачки Kp в диапазоне рабочих температур источника усиленной спонтанной эмиссии.
На фиг. 5 демонстрируется возможность стабилизации центральной длины волны λc путем изменения коэффициента накачки Kp в диапазоне рабочих температур источника усиленной спонтанной эмиссии, при постоянной мощности Pout, по заранее полученным зависимостям.
На фиг. 6 демонстрируется возможность стабилизации ширины спектра Δλ путем изменения коэффициента накачки Kp в диапазоне рабочих температур источника усиленной спонтанной эмиссии, при постоянной мощности Pout, по заранее полученным зависимостям.
Заявляемый способ может быть осуществлен с помощью устройства, представленного на фиг. 1. Устройство - волоконно-оптический источник усиленной спонтанной эмиссии 1, содержит электронный блок управления 2, в который входит схема цифровой обработки и формирования сигналов 3, выходы которой соединены с входами драйверов 4 и 5, выходы которых соединены с входами лазерных диодов накачки 6 и 7 соответственно. Первый, второй и третий входы схемы цифровой обработки и формирования сигналов 3 соединены с выходами схем аналогово-цифрового преобразования сигналов 8, 9 и 10 соответственно, входы которых соединены с выходами фотоприемных устройств 11, 12 и 13 соответственно, представляющими собой фотоприемники с волоконными выводами. Фотоприемные устройства 11, 12 оптически соединены с портами 14b и 15b оптических ответвителей 14 и 15, порты 14а и 15а которых оптически соединены с лазерными диодами накачки 6 и 7 соответственно. Оптические ответвители 14 и 15 представляют собой сплавные оптические ответвители, порты 14с и 15с которых оптически соединены с портами 16а и 17а спектральных соединителей каналов 16 и 17. Порты 16с и 17с спектральных соединителей каналов 16 и 17 оптически соединены с легированным эрбием волокном 18. Порт 16b спектрального соединителя каналов 16 оптически соединен со светоотражающим зеркалом 19. Порт 17b спектрального соединителя каналов 17 оптически соединен с оптическим изолятором 20, представляющим собой устройство, пропускающее оптическое излучение только в одном направлении. Оптический изолятор 20 оптически подсоединен к порту 21а оптического ответвителя 21, порт 21 с которого оптически соединен с фотоприемным устройством 13. Порт 21b оптического ответвителя 21 оптически соединен с выходным портом 22, представляющим собой оптический коннектор. Выход температурного датчика 23 соединен с четвертым входом схемы цифровой обработки и формирования сигналов 3.
Схема, с помощью которой могут быть осуществлены измерения параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии, в частности центральной длины волны λс или ширины спектра Δλ, при изменении коэффициента накачки Kp, в диапазоне рабочих температур источника усиленной спонтанной эмиссии от Tmin до Tmax представлена на фиг. 2. Температура волоконно-оптического источника усиленной спонтанной эмиссии 1, построенного по двухпроходной схеме с двусторонней накачкой легированного эрбием волокна может изменяться в пределах от Tmin до Tmax с шагом ΔT посредством размещения его внутри температурной камеры 24. Оптический спектроанализатор 25 оптически соединен с оптической схемой волоконно-оптического источника усиленной спонтанной эмиссии 1 и электрически, соединен с персональным компьютером 26. Персональный компьютер 26 электрически соединен с температурной камерой 24 и волоконно-оптическим источником усиленной спонтанной эмиссии 1.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом. Схема цифровой обработки и формирования сигналов 3, осуществляет управление драйверами 4 и 5 лазерных диодов накачки 6 и 7 на основании, полученной в результате проведения измерений, зависимости коэффициента накачки от параметров выходного оптического излучения и температуры источника усиленной спонтанной эмиссии, при постоянной выходной мощности Pout в частности Kp=ƒ(λc, T) или Kp=ƒ(Δλ, Т), причем мощности лазерных диодов накачки определяются посредством пропорционально-интегрального регулирования, осуществляемого в схеме цифровой обработки и формирования сигналов 3 на основании данных, полученных от схем аналогово-цифрового преобразования сигналов 8, 9 и 10, фотоприемных устройств 11, 12 и 13, а также данных от температурного датчика 23. Монохроматическое излучение, индуцированное лазерными диодами накачки 6 и 7, попадает на входные порты 14а и 15а оптических ответвителей 14 и 15, которые отводят меньшую часть излучения посредством портов 14b и 15b на фотоприемные устройства 11 и 12, обеспечивая, таким образом, стабилизацию оптической мощности лазерных диодов накачки 6 и 7, а также возможность устанавливать произвольное значение коэффициента накачки Kp от 0 до 1. Основная часть монохроматического излучения, индуцированного лазерными диодами 6 и 7 через порты 14с и 15с оптических ответвителей 14 и 15, попадает на входные порты 16а и 17а спектральных соединителей каналов 16 и 17, через порты 16с и 17с которых излучение попадает в легированное эрбием оптическое волокно 18. Под воздействием излучения накачки лазерных диодов 6 и 7 в легированном эрбием оптическом волокне 18 возникает спонтанная эмиссия, которая при отсутствии в схеме внешних сигналов, в области 1.5 мкм, усиливается. Легированное эрбием активное волокно излучает спонтанную эмиссию в двух направлениях, в стороны портов 16с и 17с спектральных соединителей каналов 16 и 17, которые пропускают ее на порты 16b и 17b. Через порт 16b излучение усиленной спонтанной эмиссии попадает на светоотражающее зеркало 19, а затем отражается от него. Оптическое излучение, отраженное от зеркала 19, через порт 16b спектрального соединителя каналов 16 попадает на порт 16с, а затем, в легированном эрбием оптическом волокне 18, усиливается, благодаря созданной инверсии населенности ионов эрбия излучением накачки лазерных диодов 6 и 7, и через порт 17с спектрального соединителя каналов 17 попадает на порт 17b, а затем, проходя через оптический изолятор 20, поступает на ответвитель 21. Ответвитель 21 отводит меньшую часть излучения через порт 21 с на фотоприемное устройство 13, обеспечивая, таким образом, второй каскад обратной связи, стабилизирующий мощность выходного оптического излучения. Основная часть сгенерированной спонтанной эмиссии поступает на выходной порт 22.
Проведение измерений зависимости параметров генерируемой спонтанной эмиссии, в частности центральной длины волны λс или ширины спектра Δλ при постоянной выходной мощности Pout, при изменении коэффициента накачки,
Figure 00000007
в диапазоне рабочих температур источника усиленной спонтанной эмиссии от Tmin до Tmax осуществляется следующим образом. Персональный компьютер (ПК) 26 отдает команды температурной камере 24 об изменении температуры источника усиленной спонтанной эмиссии до Tmin, после достижения которой ПК подает команды схеме цифровой обработки и формирования сигналов 3, волоконно-оптического источника усиленной спонтанной эмиссии 1, об изменении коэффициента накачки Kp, затем производит считывание данных со спектроанализатора 25, представляющих собой информацию о выходном оптическом излучении источника усиленной спонтанной эмиссии, в частности, о центральной длине волны λс или ширине спектра Δλ. Изменение температуры источника усиленной спонтанной эмиссии и коэффициента накачки Kp производится по алгоритму, приведенному на фиг. 3, где Kmin - минимальное значение коэффициента накачки, Kmax - максимальное значение коэффициента накачки, ΔK - шаг изменения коэффициента накачки,
Figure 00000008
- количество строк массива с данными, Tmin - минимальная рабочая температура источника усиленной спонтанной эмиссии, Tmax - максимальная рабочая температура источника усиленной спонтанной эмиссии, ΔT - шаг изменения температуры источника усиленной спонтанной эмиссии,
Figure 00000009
-количество столбцов массива с данными, Nnm - номер ячейки в массиве данных. После записи массива данных n ПК 26 подает команду температурной камере изменить температуру источника Т на ΔT, после достижения которой процесс измерений повторяется. Измерения проводятся до достижении Т=Tmax, включительно, т.е., измерения повторяются
Figure 00000010
раз. Из полученного массива данных, путем приближения данных степенным полиномом вида
Figure 00000011
по методу наименьших квадратов получают зависимость коэффициента накачки от параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии и температуры источника усиленной спонтанной эмиссии
Figure 00000012
на основании которых схема цифровой обработки и формирования сигналов 3 волоконно-оптического источника усиленной спонтанной эмиссии осуществляет расчет коэффициента накачки Kp, на основании, заданных пользователем, параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии, в частности, значения центральной длины волны λc или ширины спектра Δλ, на основании текущей температуры источника усиленной спонтанной эмиссии при постоянной мощности Pout.
В качестве конкретного примера осуществления предлагается способ стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии, источником которой является волоконно-оптический источник усиленной спонтанной эмиссии, в котором в качестве схемы цифровой обработки и формирования сигналов выступает микроконтроллер, имеющий в своем составе 24-битные ΣΔ АЦП. В качестве лазерных диодов накачки выступают лазерные диоды с длиной волны излучения 1480 нм. Драйвер представляет собой источник постоянного тока. Термодатчик представляет собой платиновое сопротивление, а фотоприемные устройства, представляют собой фотодиоды с волоконным выводом, аналоговый сигнал которых посредством схем аналогово-цифрового преобразования, представляющих собой совокупность трансимпедансных усилителей, построенных на базе операционных усилителей, и входных портов микроконтроллера с ΣΔ АЦП преобразуется в цифровой. Оптические ответвители представляют собой сварные волоконно-оптические ответвители, обладающие коэффициентом деления
Figure 00000013
Спектральные соединители каналов, представляют собой многослойные фильтры на тонких пленках с волоконными выводами, объединяющие излучение с разными длинами волн, в частности излучения лазеров накачки в области 1480 нм и излучения генерируемой спонтанной эмиссии в области 1550±50 нм. Светоотражающее зеркало представляет собой зеркало Фарадея с волоконным выводом. Легированные эрбием оптическое волокно имеет значение поглощения в области 1530 нм на уровне 40 дБ/м. Основным элементом волоконно-оптического изолятора является вращатель Фарадея, а его изоляция составляет не менее минус 55 дБ для длин волн в области 1,5 мкм. Выходной оптический порт представляет собой волоконно-оптический коннектор FC/APC.
В измерительной схеме оптический спектроанализатор представляет собой спектроанализатор Yokogawa AQ6370, а температурная камера - климатическую камеру с возможностью изменять температуру внутри от минус 40 до +70. Персональный компьютер соединен со спектроанализатором и с волоконно-оптическим источником усиленной спонтанной эмиссии посредством проводных интерфейсов обмена данными.
Выходная оптическая мощность источника усиленной спонтанной эмиссии поддерживалась на уровне Pout=10 мВт, посредством пропорционально-интегрального регулирования, осуществляемого микроконтроллером по сигналу ошибки e(t), получаемому посредством аналогово-цифрового преобразования сигнала с фотоприемного устройства 13, в частности стабилизация выходного сигнала осуществлялась с помощью определенных пропорционального и интегрального коэффициентов равных соответственно kp=0.1 и ki=0.08, по формуле
Figure 00000014
На фиг. 4 графически представлен массив данных, измеренных с помощью структурной измерительной схемы для осуществления измерений параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии, приведенной на фиг. 2, по алгоритму, приведенному на фиг. 3, в частности, приведена зависимость центральной длины волны и ширины спектра выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии от температуры источника усиленной спонтанной эмиссии и коэффициента накачки. Из полученного массива данных путем приближения данных степенным полиномом вида
Figure 00000015
или
Figure 00000016
по методу наименьших квадратов была получена зависимость коэффициента накачки от параметров выходного оптического излучения и температуры источника усиленной спонтанной эмиссии, в частности, для возможности стабилизации центральной длины волны была получена зависимость:
Figure 00000017
, а для возможности стабилизации ширины спектра была получена зависимость:
Figure 00000018
.
На основании полученных зависимостей в источнике усиленной спонтанной эмиссии производился расчет коэффициента накачки на основании текущей температуры источника Т и заданной центральной длины волны или ширины спектра, в частности, в
качестве примера, были заданы поочередно: центральная длина волны 1569.5 нм, и ширина спектра 15.5 нм. На фиг. 5, приведена экспериментальная зависимость центральной длины волны от температуры источника без осуществления стабилизации и со стабилизацией, температурные коэффициенты центральной длины волны Kt соответственно составили 55.6 ppm/*С и 0.32 ppm/*С. На фиг. 6, приведена экспериментальная зависимость ширины спектра от температуры источника без осуществления стабилизации и со стабилизацией, температурные коэффициенты ширины спектра соответственно составили 5645 ppm/*С и 80.5 ppm/*С.
Таким образом, заявляемый способ стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии обеспечивает одновременную стабилизацию нескольких параметров выходного оптического излучения в диапазоне рабочих температур источника усиленной спонтанной эмиссии от Tmin до Tmax, в частности обеспечивает стабилизацию центральной длины волны λс при постоянной мощности Pout или ширины спектра Δλ при постоянной мощности Pout.

Claims (4)

  1. Способ стабилизации посредством изменения параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии, построенного по двухпроходной схеме, формируемого при введении в его активное волокно, легированное ионами эрбия, излучения накачки, отличающийся тем, что излучение накачки вводят двумя лазерными диодами с двух сторон, а изменение параметров осуществляют путем изменения уровня оптических мощностей лазерных диодов накачки Р1 и Р2, используя предварительно полученную зависимость параметров: центральной длины волны λс или ширины спектра Δλ от температуры источника усиленной спонтанной эмиссии и коэффициента накачки Кp лазерных диодов, равного отношению оптических мощностей сонаправленной накачки (P1) к сумме сонаправленной и противонаправленной (Р2) накачки
    Figure 00000019
    для получения указанной зависимости осуществляют серию измерений, центральной длины волны и ширины спектра для каждого устанавливаемого значения температуры источника и Kp, при заранее выбранной, постоянной мощности выходного оптического излучения Рout, для этого, меняя температуру источника пошагово от Tmin до Тmax с шагом ΔT, пошагово изменяют Кр, от 0 до 1 с шагом ΔКp, полученный массив данных приближают степенным полиномом вида
    Figure 00000020
  2. или
  3. Figure 00000021
  4. по методу наименьших квадратов, на основании заданного пользователем значения центральной длины волны или ширины спектра и текущей температуры источника усиленной спонтанной эмиссии, где n - степень полинома, p и g - коэффициенты полинома, исходя из полученного полинома осуществляют расчет Kр, при этом устанавливаемые уровни мощности Р1 и Р2 лазерных диодов накачки определяют посредством пропорционально-интегрального регулирования.
RU2018120049A 2018-05-30 2018-05-30 Способ стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии RU2688962C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120049A RU2688962C1 (ru) 2018-05-30 2018-05-30 Способ стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120049A RU2688962C1 (ru) 2018-05-30 2018-05-30 Способ стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2688962C1 true RU2688962C1 (ru) 2019-05-23

Family

ID=66636690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018120049A RU2688962C1 (ru) 2018-05-30 2018-05-30 Способ стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2688962C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2781369C1 (ru) * 2021-12-10 2022-10-11 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Источник усиленной спонтанной эмиссии

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7190861B2 (en) * 2003-01-15 2007-03-13 Knopp Kevin J Monolithic semiconductor light source with spectral controllability
US7423803B1 (en) * 2006-01-09 2008-09-09 Np Photonics, Inc. 1-μm phosphate-glass fiber amplified spontaneous emission (ASE) source
RU152288U1 (ru) * 2014-09-26 2015-05-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (НГУ) Волоконный генератор широкополосного когерентного излучения
US9041936B2 (en) * 2009-09-03 2015-05-26 Axsun Technologies, Inc. ASE swept source with self-tracking filter for OCT medical imaging

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7190861B2 (en) * 2003-01-15 2007-03-13 Knopp Kevin J Monolithic semiconductor light source with spectral controllability
US7423803B1 (en) * 2006-01-09 2008-09-09 Np Photonics, Inc. 1-μm phosphate-glass fiber amplified spontaneous emission (ASE) source
US9041936B2 (en) * 2009-09-03 2015-05-26 Axsun Technologies, Inc. ASE swept source with self-tracking filter for OCT medical imaging
RU152288U1 (ru) * 2014-09-26 2015-05-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (НГУ) Волоконный генератор широкополосного когерентного излучения

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
А.С. Алейник и др. "МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ВЫСОКОСТАБИЛЬНЫХ ЭРБИЕВЫХ СУПЕРЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ВОЛОКОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ", Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2016, том 16, N4. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2781369C1 (ru) * 2021-12-10 2022-10-11 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Источник усиленной спонтанной эмиссии

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4071281B2 (ja) 光ファイバジャイロスコープの光源波長制御
CN103487403B (zh) 带有参考腔补偿的双波长组合光纤激光器气体检测系统
US20040052299A1 (en) Temperature correction calibration system and method for optical controllers
CN104568829A (zh) 采用参考腔主动反馈补偿的光纤激光器气体检测系统
Arsad et al. Intra-cavity spectroscopy using amplified spontaneous emission in fiber lasers
CA2100828C (en) Stabilization apparatus & method for a sfs
US7348583B2 (en) Wavelength stabilized light source
Tench et al. Novel highly efficient in-band pump wavelengths for medium slope efficiency holmium-doped fiber amplifiers
Lü et al. Random Bragg-grating-based wavelength-tunable random fiber laser with a full-open cavity
US4724314A (en) Material characteristics measuring methods and devices
CA2713073A1 (en) Wavelength sweep control
RU2688962C1 (ru) Способ стабилизации параметров выходного оптического излучения источника усиленной спонтанной эмиссии
KR101194900B1 (ko) 고출력 펄스파 레이저 발생 및 이의 연속파 레이저 변환 시스템
Li et al. Performance analysis and design optimization of an intracavity absorption gas sensor based on fiber ring laser
Huixtlaca-Cuatecatl et al. Fiber laser thermally tunable by a filter composed of two Sagnac interferometers
RU2781369C1 (ru) Источник усиленной спонтанной эмиссии
Ali et al. Single-pump multiwavelength hybrid Raman-EDF laser using a non-adiabatic microfiber interferometer
JP6660977B2 (ja) 光検出装置
RU2801639C1 (ru) Волоконный кольцевой источник лазерного излучения с пассивным сканированием частоты
RU2701182C1 (ru) Устройство опроса чувствительного элемента
RU192122U1 (ru) Устройство опроса чувствительного элемента
RU192121U1 (ru) Устройство опроса чувствительного элемента
Bolshtyansky et al. Spectral hole burning compensation in Raman/EDF hybrid amplifier
Matuschek et al. Properties of pump-laser modules exposed to polarization-dependent and wavelength-selective feedback from fiber Bragg gratings
Filatova et al. Investigation of Absorption Dynamics from the Excited State 5 I 7 of Holmium Ions in Optical Silica-Based Fibers