RU2708902C1 - Device for switching modes of operation of fibre-optic laser and method for production thereof - Google Patents

Device for switching modes of operation of fibre-optic laser and method for production thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2708902C1
RU2708902C1 RU2018121726A RU2018121726A RU2708902C1 RU 2708902 C1 RU2708902 C1 RU 2708902C1 RU 2018121726 A RU2018121726 A RU 2018121726A RU 2018121726 A RU2018121726 A RU 2018121726A RU 2708902 C1 RU2708902 C1 RU 2708902C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
film
electrode
polished
carbon nanotubes
fiber
Prior art date
Application number
RU2018121726A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Альберт Галийевич Насибулин
Юрий Геннадьевич Гладуш
Арам Арсенович Мкртчян
Дарья Сергеевна Копылова
Original Assignee
Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования Сколковский институт науки и технологий
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 Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования Сколковский институт науки и технологий filed Critical Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования Сколковский институт науки и технологий
Priority to RU2018121726A priority Critical patent/RU2708902C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2708902C1 publication Critical patent/RU2708902C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/10007Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating in optical amplifiers

Abstract

FIELD: optics.
SUBSTANCE: invention relates to optical elements for fibre lasers, in particular to saturable absorbers. Summary of the invention is a device for switching modes of operation of a fibre-optic laser based on a controlled saturable absorber of carbon nanotubes, consisting of a substrate on which an electrode is placed, counter electrode, polished to core portion of optical fibre, connected by direct contact with electrode made in form of film of carbon nanotubes, wherein the polished part of the fibre, the film and the counter electrode are electrically connected to each other through the ionic liquid, and said film is configured to change nonlinear absorption at the wavelength of the laser when the potential difference is applied to the electrode and the counter electrode. To create the device, a method is proposed, which includes the following operations: obtaining a film of single-layer carbon nanotubes grown by chemical vapour deposition on catalyst particles passing in a gas stream through a hot zone of the furnace and forming said nanotubes deposited on a filter installed at the outlet of the furnace, wherein change of synthesis parameters is selected to diameter of nanotubes, providing maximum absorption for a given thickness of film at wavelength of laser, fixing on substrate optical fibre, part of which is polished to core, pressing by a direct contact of a film of carbon nanotubes to a flat surface of the polished fibre, a reference electrode and a counter electrode are placed side by side on the substrate, a film of carbon nanotubes is coated on a flat surface of the polished fibre with a drop of ionic liquid, so that the film, the reference electrode and the counter electrode are bound by the ionic liquid.
EFFECT: technical result of invention implementation consists in improvement of stability and range of possible modes.
7 cl, 6 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к оптическим элементам для волоконных лазеров, в частности к насыщающимся поглотителям.The invention relates to optical elements for fiber lasers, in particular to saturable absorbers.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известен патент РФ №2485562, опубликованный 20 июня 2013 года, «Модуль насыщающегося поглотителя на основе полимерного композита с одностенными углеродными нанотрубками (варианты)». В документе описан модуль насыщающегося поглотителя на основе полимерного композита с одностенными (однослойными) углеродными нанотрубками на одномодовом оптическом волокне. Полимерный композит содержит полимер, смешанный с одностенными углеродными нанотрубками, выбранный поглощать излучение с необходимой длиной волны. Пленка композита с нанотрубками расположена на поверхности, сполированной вдоль одной плоскости оболочки волокна. Технический результат заключается в обеспечении повышения оптической стойкости поглотителя.The patent of the Russian Federation No. 2485562, published on June 20, 2013, “A module of a saturable absorber based on a polymer composite with single-walled carbon nanotubes (options), is known in the art.” The document describes a saturable absorber module based on a polymer composite with single-walled (single-layer) carbon nanotubes on a single-mode optical fiber. The polymer composite contains a polymer mixed with single-walled carbon nanotubes, selected to absorb radiation with the required wavelength. The nanotube composite film is located on a surface polished along the same plane of the fiber sheath. The technical result consists in providing increased optical stability of the absorber.

Из уровня техники известен патент РФ №2486647, опубликованный 27 июня 2013 года, «Полностью волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса». В документе описан волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса содержит последовательно установленные лазер накачки, модуль ввода излучения лазера накачки в волокно, легированное иттербием волокно, разветвитель, контроллер поляризации, устройство для обеспечения режима самозапуска и синхронизации мод, выполненное как интегрированный в оптическое волокно пленочный насыщающийся поглотитель на основе полимерного композита с одностенными углеродными нанотрубками. Часть волоконного лазера, содержащая легированное иттербием волокно, модуль ввода излучения лазера накачки в активное волокно, изолятор-поляризатор и волоконный разветвитель, выполнена из одномодового волокна с поддержкой поляризации. Пленочный насыщающийся поглотитель расположен на поверхности плоскости D-образно сполированной оболочки одномодового волокна, причем плоскость D-образно сполированной оболочки волокна выставлена так, чтобы поляризация проходящего излучения лежала в этой плоскости. Технический результат заключается в обеспечении возможности сохранения стабильной поляризации на выходе при генерации сверхкоротких импульсов на длине волны 1 мкм.The patent of the Russian Federation No. 2486647, published on June 27, 2013, “All-fiber laser with ultra-short pulse duration”, is known. The document describes an ultrashort fiber laser that contains a sequentially installed pump laser, a module for inputting pump laser radiation into a ytterbium-doped fiber, a splitter, a polarization controller, a device for providing self-starting and mode synchronization, designed as a film-absorbing absorber integrated into an optical fiber based on a polymer composite with single-walled carbon nanotubes. A part of a fiber laser containing ytterbium-doped fiber, an input module for pumping laser radiation into an active fiber, an insulator-polarizer, and a fiber splitter are made of single-mode fiber with polarization support. The saturable film absorber is located on the surface of the plane of the D-shaped polished sheath of a single-mode fiber, the plane of the D-shaped polished sheath of the fiber is set so that the polarization of the transmitted radiation lies in this plane. The technical result consists in providing the ability to maintain stable polarization at the output when generating ultrashort pulses at a wavelength of 1 μm.

Также известна патентная заявка США № US 2013180650, опубликованная 18 июля 2013 года, «Single-walled carbon nanotube saturable absorber production via multi-vacuum filtration method», в которой представлен метод изготовления насыщающегося поглотителя на основе углеродных нанотрубок методом вакуумной фильтрации.Also known is U.S. Patent Application No. US 2013180650, published July 18, 2013, “Single-walled carbon nanotube saturable absorber production via multi-vacuum filtration method”, which provides a method for manufacturing a carbon nanotube saturable absorber by vacuum filtration.

В качестве прототипа выбирается устройство, раскрытое в статье «Active control of all-fibre graphene devices with electrical gating. Nature Communications» от 2015 года авторов Lee, E.J., Choi, S.Y., Jeong, H., Park, N.H., Yim, W., Kim, M.H. Устройство насыщающегося поглотителя представляет собой подложку, на которой зафиксирована часть D-образно сполированной оболочки волокна, а также размещены электроды. При этом к электродам и сполированной оболочке волокна прижимается пленка графена в ионной жидкости. Устройство позволяет эффективно контролировать поглощение в волокне. Недостатком является то, что графен является полуметаллом. В результате он имеет малое просветление под действием света (глубина модуляции).The device described in the article “Active control of all-fiber graphene devices with electrical gating. Nature Communications ”from 2015 by Lee, E.J., Choi, S.Y., Jeong, H., Park, N.H., Yim, W., Kim, M.H. The saturable absorber device is a substrate on which a part of the D-shaped polished fiber sheath is fixed, and electrodes are also placed. In this case, a graphene film in the ionic liquid is pressed against the electrodes and the polished fiber sheath. The device allows you to effectively control the absorption in the fiber. The disadvantage is that graphene is a semimetal. As a result, it has a small enlightenment under the influence of light (modulation depth).

Полупроводниковые нанотрубки обладают существенно отличающейся от графена структурой - это полупроводник с запрещенной зоной порядка 1 eV. Это приводит к большей величине просветления (глубине модуляции). Большая глубина модуляции увеличивает стабильность импульсной генерации и диапазон возможных режимов импульсной генерации.Semiconductor nanotubes have a structure significantly different from graphene - this is a semiconductor with a band gap of the order of 1 eV. This leads to a greater amount of enlightenment (modulation depth). A large modulation depth increases the stability of pulsed generation and the range of possible modes of pulsed generation.

Техническая задача и технический результатThe technical problem and the technical result

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка устройства для переключения импульсных режимов работы оптоволоконного лазера и способ его изготовления, который требует меньше технологических операций.The technical problem to be solved by the claimed invention is directed is the development of a device for switching pulsed modes of an optical fiber laser and a method for its manufacture, which requires less technological operations.

Технический результат осуществления изобретения совпадает с технической задачей, а также обеспечивает создание устройства для переключения режимов работы оптоволоконного лазера, обладающего повышенной стабильностью.The technical result of the invention coincides with the technical task, and also provides the creation of a device for switching modes of operation of an optical fiber laser with enhanced stability.

РешениеDecision

Для достижения технического результата предлагается устройство для переключения режимов работы оптоволоконного лазера на основе управляемого насыщающегося поглотителя из углеродных нанотрубок, состоящее из подложки, на которой размещены электрод, противоэлектрод, отполированная до сердцевины часть оптоволокна, соединенная прямым контактом с электродом, выполненным в виде пленки из углеродных нанотрубок, при этом отполированная часть волокна, пленка и противоэлектрод соединены электрически между собой через ионную жидкостью, и указанная пленка выполнена с возможностью изменения нелинейного поглощения на длине волны лазера при приложении разности потенциалов на электрод и противоэлектрод.To achieve a technical result, a device is proposed for switching the operation of a fiber-optic laser based on a controlled saturable absorber of carbon nanotubes, consisting of a substrate on which an electrode is placed, a counter electrode, a part of the fiber polished to the core, connected by direct contact with the electrode, made in the form of a carbon film nanotubes, while the polished part of the fiber, the film and the counter electrode are electrically connected to each other through an ionic liquid, and The embedded film is made with the possibility of changing the nonlinear absorption at the laser wavelength upon application of the potential difference to the electrode and counter electrode.

Устройство может быть выполнено таким образом, что в качестве ионной жидкости используют C2mim BF4, или DEME BF4, или C2mim PF6, или EMI BF4, или MEMP TFS с рабочим окном от -2 В до 2 В. При этом устройство может включать электрод сравнения.The device can be designed in such a way that C2mim BF4, or DEME BF4, or C2mim PF6, or EMI BF4, or MEMP TFS with a working window from -2 V to 2 V is used as the ionic liquid. In this case, the device can include a reference electrode.

Для достижения технического результата предлагается способ изготовления устройства для переключения режимов работы оптоволоконного лазера, включающий следующие операции:To achieve a technical result, a method for manufacturing a device for switching the operation modes of an optical fiber laser is proposed, including the following operations:

- получают пленку однослойных (одностенных) углеродных нанотрубок, выращенных методом химического осаждения из газовой фазы на частицах катализатора пролетающих в газовом потоке через горячую зону печи и образующих указанные нанотрубки, осажденные на фильтре, установленном на выходе из печи, при этом изменением параметров синтеза подбирают диаметр нанотрубок, обеспечивающий максимальное поглощение для данной толщины пленки на длине волны лазера,- get a film of single-layer (single-walled) carbon nanotubes grown by chemical vapor deposition on the catalyst particles flying in a gas stream through the hot zone of the furnace and forming the specified nanotubes deposited on the filter installed at the outlet of the furnace, and the diameter is selected by changing the synthesis parameters nanotubes providing maximum absorption for a given film thickness at a laser wavelength,

- закрепляют на подложке оптическое волокно, часть которого отполирована до сердцевины,- fix the optical fiber on the substrate, part of which is polished to the core,

- прижимают путем прямого контакта пленку углеродных нанотрубок к плоской поверхности полированного волокна,- press by direct contact the film of carbon nanotubes to the flat surface of the polished fiber,

- рядом на подложке размещают электрод сравнения и противоэлектрод,- a reference electrode and a counter electrode are placed next to the substrate,

- покрывают пленку углеродных нанотрубок на плоской поверхности полированного волокна каплей ионной жидкости, таким образом, чтобы пленка, электрод сравнения и противоэлектрод оказались связанными ионной жидкостью.- cover a film of carbon nanotubes on a flat surface of a polished fiber with a drop of ionic liquid, so that the film, the reference electrode and the counter electrode are bound by the ionic liquid.

Частным случаем реализации способа является вариант, при котором проводят все операции в атмосфере аргона и затем устройство для переключения режимов работы лазера изолируется от воздуха.A special case of the method is the option in which all operations are carried out in an argon atmosphere and then the device for switching the laser operating modes is isolated from air.

Другим частным случаем реализации способа является вариант, при котором используется лазер на длине волны 1560 нм, и при этом диаметр нанотрубок, прижатых к волокну, составляет от 1.3 нм до 1.4 нм.Another special case of the method is the option in which a laser is used at a wavelength of 1560 nm, and the diameter of the nanotubes pressed against the fiber is from 1.3 nm to 1.4 nm.

Описание чертежейDescription of drawings

На фигуре 1 представлено распространение моды через волокно, полированное до сердцевины (D-форма в сечении или сполированное волокно), а также указаны ТМ и ТЕ моды пленки. При этом поз. 1 - полированная поверхность волокна, поз. 2 - сердцевина оптического волокна, поз. 3 оболочка.The figure 1 shows the propagation of the mode through a fiber polished to the core (D-shape in cross section or polished fiber), and also shows the TM and TE modes of the film. In this case, pos. 1 - polished fiber surface, pos. 2 - the core of the optical fiber, pos. 3 shell.

На фиг. 2-5 представлены этапы создания устройства для переключения режимов работы оптоволоконного лазера в разрезе. На схеме введены следующие обозначения поз. 4 - стеклянные подложки, поз. 5 - пленка из нанотрубок, поз. 6 - ионная жидкость, поз. 7 - электрод сравнения, поз. 8 - противоэлектрод.In FIG. 2-5 show the stages of creating a device for switching the operating modes of a fiber optic laser in a section. The following notation is introduced in the diagram. 4 - glass substrates, pos. 5 - a film of nanotubes, pos. 6 - ionic liquid, pos. 7 - reference electrode, pos. 8 - counter electrode.

На фиг. 6 представлена возможная схема использования устройства для переключения режимов работы оптоволоконного лазера. Введены следующие обозначения: поз. 14 - лазерный светодиод, поз. 15 - мультиплексор с разделением по длине волны (WDM), поз. 9 - легированное эрбием волокно (EDFA), поз. 10 - изолятор (ISO 1550), поз. 11 - устройство для переключения режимов работы оптоволоконного лазера, поз. 12 - элемент для контроля поляризации, поз. 13 - светоделитель, выводящий лазерное излучение наружу через волокно.In FIG. Figure 6 shows a possible diagram of the use of the device for switching the operating modes of an optical fiber laser. The following designations are introduced: pos. 14 - laser LED, pos. 15 - wavelength division multiplexer (WDM), pos. 9 - Erbium doped fiber (EDFA), pos. 10 - insulator (ISO 1550), pos. 11 - a device for switching modes of the fiber optic laser, pos. 12 - element for controlling the polarization, pos. 13 - a beam splitter that outputs laser radiation out through the fiber.

Детальное описание решенияDetailed Solution Description

В описании данного изобретения термины «включает» и «включающий» интерпретируются как означающие «включает, помимо всего прочего». Указанные термины не предназначены для того, чтобы их истолковывали как «состоит только из».In the description of the present invention, the terms “includes” and “including” are interpreted as meaning “includes, inter alia,”. These terms are not intended to be construed as “consists of only”.

Если не определено отдельно, технические и научные термины в данной заявке имеют стандартные значения, общепринятые в научной и технической литературе.Unless defined separately, technical and scientific terms in this application have standard meanings generally accepted in the scientific and technical literature.

Предлагаемое изобретение относится к генерации импульсов в волоконных лазерах с использованием насыщающегося поглотителя на однослойных углеродных нанотрубках (SWCNTs) без полимера, синтезированных методом аэрозольного синтеза. Преимуществами решения являются широкий спектральный диапазон работы, высокая энергия, низкая себестоимость, технологичность.The present invention relates to the generation of pulses in fiber lasers using a saturable absorber on single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) without polymer synthesized by aerosol synthesis. The advantages of the solution are a wide spectral range of operation, high energy, low cost, manufacturability.

Сутью решения является устройство для переключения режимов работы оптоволоконного лазера (фиг. 2-5), состоящее из полированного оптоволокна (1, 2, 3) и пленки углеродных нанотрубок (5), соединенных друг с другом путем прямого контакта без использования полимерной матрицы или поверхностно-активных веществ, и помещенных в ионную жидкость (6), при этом данная пленка углеродных нанотрубок выполнена с возможностью изменения поглощения световых волн в определенном диапазоне при подаче напряжения на электроды (5, 7, 8).The essence of the solution is a device for switching the operating modes of an optical fiber laser (Fig. 2-5), consisting of polished optical fiber (1, 2, 3) and a film of carbon nanotubes (5), connected to each other by direct contact without using a polymer matrix or surface -active substances, and placed in an ionic liquid (6), while this film of carbon nanotubes is made with the possibility of changing the absorption of light waves in a certain range when applying voltage to the electrodes (5, 7, 8).

Углеродные нанотрубки на поверхности полированного волокна (фиг. 1, поз. 1) взаимодействуют с эванесцентной волной и работают как насыщающийся поглотитель. Управление поглощением осуществляется при подаче напряжения на углеродные нанотрубки (5), помещенные в ионную жидкость (6), и противоэлектрод (8), выполненный из проводящего материала и помещенного в ту же ионную жидкость. Изменение поглощения углеродных нанотрубок на рабочей длине волны лазера позволяет осуществлять контролируемое воспроизводимое переключение режимов импульсной генерации волоконного лазера - синхронизации мод и модуляции добротности.Carbon nanotubes on the surface of a polished fiber (Fig. 1, item 1) interact with an evanescent wave and act as a saturable absorber. Absorption is controlled by applying voltage to carbon nanotubes (5) placed in an ionic liquid (6) and a counter electrode (8) made of a conductive material and placed in the same ionic liquid. Changing the absorption of carbon nanotubes at the working laser wavelength allows for controlled reproducible switching of the modes of pulsed generation of a fiber laser — mode synchronization and Q-switching.

Синтез нанотрубок осуществляется методом химического осаждения из газовой фазы при пролете частицы катализатора в газовом потоке через горячую зону печи. На выходе из печи нанотрубки собираются на фильтре, образуя однородную пленку. Толщина пленки определяется временем сбора нанотрубок.The synthesis of nanotubes is carried out by chemical vapor deposition during the passage of a catalyst particle in a gas stream through the hot zone of the furnace. At the exit from the furnace, the nanotubes are collected on the filter, forming a uniform film. The film thickness is determined by the time of collection of nanotubes.

Пленка нанотрубок на фильтре может быть перенесена на любую подложку методом сухого переноса. В данном методе пленка прислоняется к подложке и после небольшого давления переходит с фильтра на подложку. Этот метод может быть масштабируем на массовое производство. При этом пленка состоит из полупроводниковых и металлических нанотрубок с долей полупроводниковых 2/3 или более. В качестве ионных жидкостей могут использоваться C2mim BF4, DEME BF4, C2mim PF6, EMI BF4, MEMP TFSI или любые аналоги.The film of nanotubes on the filter can be transferred onto any substrate by the dry transfer method. In this method, the film leans against the substrate and after a slight pressure passes from the filter to the substrate. This method can be scaled to mass production. In this case, the film consists of semiconductor and metal nanotubes with a semiconductor fraction of 2/3 or more. As ionic liquids, C2mim BF4, DEME BF4, C2mim PF6, EMI BF4, MEMP TFSI or any analogs can be used.

Важным отличием предлагаемого изобретения является другая технология изготовления, при которой требуется только один шаг, а не три как в случае с графеном. Более того, поскольку графен является полуметаллом, то имеет малое просветление под действием света (глубина модуляции). Использование смеси углеродных нанотрубок: 2/3 полупроводниковых, 1/3 металлических, - дает следующие преимущества. Полупроводниковые нанотрубки обладают существенно отличающейся от графена структуруй - это полупроводник с запрещенной зоной порядка 1 eV. Это приводит к большей величине просветления (глубине модуляции). Большая глубина модуляции увеличивает стабильность импульсной генерации и диапазон возможных режимов импульсной генерации. Металлические нанотрубки в смеси обеспечивают быстродействие насыщающегося поглотителя.An important difference of the invention is another manufacturing technology, in which only one step is required, and not three, as is the case with graphene. Moreover, since graphene is a semimetal, it has low enlightenment under the influence of light (modulation depth). Using a mixture of carbon nanotubes: 2/3 of semiconductor, 1/3 metal, gives the following advantages. Semiconductor nanotubes have significantly different structures from graphene - this is a semiconductor with a band gap of the order of 1 eV. This leads to a greater amount of enlightenment (modulation depth). A large modulation depth increases the stability of pulsed generation and the range of possible modes of pulsed generation. The metal nanotubes in the mixture provide the speed of the saturable absorber.

На фиг. 6 изображен пример использования устройства для переключения режимов работы оптоволоконного лазера (11). При реализации эксперимента использовалось 10 м волокна, легированного эрбием (9), которое накачивалось при помощи лазерного диода BL976-PAG500 (14) на длине волны 980 нм, который подсоединялся к кольцевому резонатору через мультиплексор с разделением по длине волны (15). Через светоделитель (13) 50% лазерного излучения выводилось наружу из резонатора, на другом конце резонатора установлен изолятор 10 (ISO 1550). Устройство для контроля поляризация излучения (12) замыкает кольцевой резонатор и соединяется с мультиплексором 15. Общая длина собранного лазера составляет 20 м. Длина волны выходящего из резонатора лазерного излучения составляет 1560 нм.In FIG. Figure 6 shows an example of using the device to switch the operating modes of an optical fiber laser (11). During the experiment, 10 m of erbium-doped fiber (9) was used, which was pumped using a BL976-PAG500 laser diode (14) at a wavelength of 980 nm, which was connected to the ring resonator through a wavelength division multiplexer (15). Through a beam splitter (13), 50% of the laser radiation was led out from the resonator; an insulator 10 (ISO 1550) was installed at the other end of the resonator. A device for monitoring the polarization of radiation (12) closes the ring resonator and connects to the multiplexer 15. The total length of the assembled laser is 20 m. The wavelength of the laser radiation emerging from the resonator is 1560 nm.

В лазере на фиг. 6 использовалось устройство для переключения режимов работы оптоволоконного лазера (11), в которых насыщающийся поглотитель на однослойных углеродных нанотрубках имел нанотрубки определенного диаметра. Толщина пленки углеродных нанотрубок рассчитывается из эмпирической формулыIn the laser of FIG. 6, a device was used to switch the operating modes of an optical fiber laser (11), in which a saturable absorber on single-walled carbon nanotubes had nanotubes of a certain diameter. The film thickness of carbon nanotubes is calculated from the empirical formula

D=-417 lg (T),D = -417 log (T),

где D - толщина пленки (диаметр нанотрубок), Т - прозрачность пленки на длине волны лазера. Так для случая 40% пропускания толщина пленки углеродных нанотрубок равна 170 нм, а в случае 60% пропускания толщина нанотрубок должна быть равна 90 нм.where D is the film thickness (diameter of the nanotubes), T is the transparency of the film at the laser wavelength. So, for the case of 40% transmittance, the film thickness of carbon nanotubes is 170 nm, and in the case of 60% transmittance, the thickness of the nanotubes should be 90 nm.

Несмотря на то, что изобретение описано со ссылкой на раскрываемые варианты воплощения, для специалистов в данной области должно быть очевидно, что конкретные подробно описанные случаи приведены лишь в целях иллюстрирования настоящего изобретения, и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения. Должно быть, понятно, что возможно осуществление различных модификаций без отступления от сути настоящего изобретения.Although the invention has been described with reference to the disclosed embodiments, it should be apparent to those skilled in the art that the specific cases described in detail are for illustrative purposes only and should not be construed as limiting the scope of the invention in any way. It should be understood that various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.

Claims (12)

1. Устройство для переключения режимов работы оптоволоконного лазера на основе управляемого насыщающегося поглотителя из углеродных нанотрубок, состоящее из подложки, на которой размещены электрод, противоэлектрод, отполированная до сердцевины часть оптоволокна, соединенная прямым контактом с электродом, выполненным в виде пленки из углеродных нанотрубок, при этом отполированная часть волокна, пленка и противоэлектрод соединены электрически между собой через ионную жидкостью и указанная пленка выполнена с возможностью изменения нелинейного поглощения на длине волны лазера при приложении разности потенциалов на электрод и противоэлектрод.1. A device for switching modes of operation of a fiber-optic laser based on a controlled saturable absorber of carbon nanotubes, consisting of a substrate on which an electrode is placed, a counter electrode, a part of the fiber polished to the core connected by direct contact with an electrode made in the form of a film of carbon nanotubes, this polished part of the fiber, the film and the counter electrode are electrically connected to each other through an ionic liquid and the specified film is made with the possibility of changing not ineynogo absorption at the wavelength of the laser at a potential difference to the electrode and counterelectrode. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит электрод сравнения.2. The device according to p. 1, characterized in that it contains a reference electrode. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на электрод и противоэлектрод прикладывается разность потенциалов от -2 В до 2 В.3. The device according to claim 1, characterized in that a potential difference from -2 V to 2 V is applied to the electrode and the counter electrode. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве ионной жидкости используют C2mim BF4, или DEME BF4, или C2mim PF6, или EMI BF4, или МЕМР TFS.4. The device according to claim 1, characterized in that C2mim BF4, or DEME BF4, or C2mim PF6, or EMI BF4, or MEMP TFS is used as the ionic liquid. 5. Способ изготовления устройства для переключения режимов работы оптоволоконного лазера, включающий следующие операции:5. A method of manufacturing a device for switching modes of a fiber optic laser, comprising the following operations: - получают пленку однослойных углеродных нанотрубок, выращенных методом химического осаждения из газовой фазы на частицах катализатора, пролетающих в газовом потоке через горячую зону печи и образующих указанные нанотрубки, осажденные на фильтре, установленном на выходе из печи, при этом изменением параметров синтеза подбирают диаметр нанотрубок, обеспечивающий максимальное поглощение для данной толщины пленки на длине волны лазера,- get a film of single-walled carbon nanotubes grown by chemical vapor deposition on catalyst particles flying in a gas stream through the hot zone of the furnace and forming these nanotubes deposited on the filter installed at the outlet of the furnace, and the diameter of the nanotubes is selected by changing the synthesis parameters, providing maximum absorption for a given film thickness at a laser wavelength, - закрепляют на подложке оптическое волокно, часть которого отполирована до сердцевины,- fix the optical fiber on the substrate, part of which is polished to the core, - прижимают путем прямого контакта пленку углеродных нанотрубок к плоской поверхности полированного волокна,- press by direct contact the film of carbon nanotubes to the flat surface of the polished fiber, - рядом на подложке размещают электрод сравнения и противоэлектрод,- a reference electrode and a counter electrode are placed next to the substrate, - покрывают пленку углеродных нанотрубок на плоской поверхности полированного волокна каплей ионной жидкости, таким образом, чтобы пленка, электрод сравнения и противоэлектрод оказались связанными ионной жидкостью.- cover a film of carbon nanotubes on a flat surface of a polished fiber with a drop of ionic liquid, so that the film, the reference electrode and the counter electrode are bound by the ionic liquid. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что проводят все операции в атмосфере аргона и затем устройство изолируется от воздуха.6. The method according to p. 5, characterized in that they carry out all operations in an argon atmosphere and then the device is isolated from air. 7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что используется лазер на длине волны 1560 нм и при этом диаметр нанотрубок, прижатых к волокну, составляет от 1.3 нм до 1.4 нм.7. The method according to p. 5, characterized in that a laser is used at a wavelength of 1560 nm and the diameter of the nanotubes pressed against the fiber is from 1.3 nm to 1.4 nm.
RU2018121726A 2018-06-14 2018-06-14 Device for switching modes of operation of fibre-optic laser and method for production thereof RU2708902C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121726A RU2708902C1 (en) 2018-06-14 2018-06-14 Device for switching modes of operation of fibre-optic laser and method for production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018121726A RU2708902C1 (en) 2018-06-14 2018-06-14 Device for switching modes of operation of fibre-optic laser and method for production thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2708902C1 true RU2708902C1 (en) 2019-12-12

Family

ID=69006811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018121726A RU2708902C1 (en) 2018-06-14 2018-06-14 Device for switching modes of operation of fibre-optic laser and method for production thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2708902C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2485562C1 (en) * 2011-12-29 2013-06-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптосистемы" Impregnable absorbent module based on polymer composite with single-wall carbon nanotubes (versions)
RU2486647C1 (en) * 2011-12-29 2013-06-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптосистемы" All-fibre laser with ultrashort pulse length
US20130180650A1 (en) * 2012-01-12 2013-07-18 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Single-walled carbon nanotube saturable absorber production via multi-vacuum filtration method
KR20150078940A (en) * 2013-12-31 2015-07-08 아주대학교산학협력단 Q-switched Yb:KYW planar waveguide laser Device by evanescent-field-interaction with carbon nanotubes and method of manufacturing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2485562C1 (en) * 2011-12-29 2013-06-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптосистемы" Impregnable absorbent module based on polymer composite with single-wall carbon nanotubes (versions)
RU2486647C1 (en) * 2011-12-29 2013-06-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптосистемы" All-fibre laser with ultrashort pulse length
US20130180650A1 (en) * 2012-01-12 2013-07-18 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Single-walled carbon nanotube saturable absorber production via multi-vacuum filtration method
KR20150078940A (en) * 2013-12-31 2015-07-08 아주대학교산학협력단 Q-switched Yb:KYW planar waveguide laser Device by evanescent-field-interaction with carbon nanotubes and method of manufacturing the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Eun Jung Lee et al. "Active control of all-fibre graphene devices with electrical gating", Nature Communications, 6, Article number: 6851 (2015). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ermolov et al. Supercontinuum generation in the vacuum ultraviolet through dispersive-wave and soliton-plasma interaction in a noble-gas-filled hollow-core photonic crystal fiber
Toyoda et al. Using optical vortex to control the chirality of twisted metal nanostructures
Ismail et al. A Q-switched erbium-doped fiber laser with a graphene saturable absorber
Li et al. Graphene actively Q-switched lasers
WO2008015438A1 (en) Optical wave generator
US8587856B2 (en) Nonlinear and gain optical devices formed in metal gratings
CN109462139A (en) Infrared Mode Locked Laser in 2.9 microns a kind of
CN208111909U (en) Random fiber laser based on Sagnac ring and opposite chirped fiber grating string
Ma et al. Graphdiyne-decorated microfiber based soliton and noise-like pulse generation
RU2708902C1 (en) Device for switching modes of operation of fibre-optic laser and method for production thereof
Chen et al. Development of all-fiber nanosecond oscillator using actively Q-switched technologies and modulators
Hai et al. Pushing optical switch into deep mid-infrared region: band theory, characterization, and performance of topological semimetal antimonene
CN107809058A (en) A kind of single-slice integrated semiconductor accidental laser
Andrianov et al. Fibre laser with a subterahertz repetition rate of ultrashort pulses in the telecom range
JP2001083558A (en) Method for generating ultra-wide band light pulse
Wang et al. High-energy pulse generation using Yb-doped Q-switched fiber laser based on single-walled carbon nanotubes
Kharenko et al. Study on harmonic generation regimes of Raman dissipative solitons in an external fibre cavity in a spectral region of 1.3 μm
CN207217989U (en) A kind of weak modulation F P chambers of two-part
US9057928B2 (en) Efficient frequency conversion
Callahan et al. Fully-integrated CMOS-compatible Q-switched laser at 1.9 μm using thulium-doped Al 2 O 3
CN111384654B (en) Super-continuum spectrum laser light source
RU2486647C1 (en) All-fibre laser with ultrashort pulse length
WO2017125691A1 (en) Device for generating a polychromatic and spatially self-adapted beam of photons
Tausenev et al. Ultrashort-pulse erbium-doped fibre laser using a saturable absorber based on single-wall carbon nanotubes synthesised by the arc-discharge method
Petrov et al. Electrically controlled integrated optical filter