close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY5611

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5611
(13) C1
(19)
7
(51) H 01S 3/083
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ВОЛОКОННЫЙ ЛАЗЕР
(21) Номер заявки: a 20000627
(22) 2000.06.30
(46) 2003.12.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт электроники НАН Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Пилипович Владимир Антонович; Есман Александр Константинович; Гончаренко Игорь Андреевич;
Кулешов Владимир Константинович
(BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт электроники НАН Беларуси" (BY)
(57)
1. Волоконный лазер, содержащий широкополосную волоконную Брегговскую решетку, активный элемент, перестраиваемую Брегговскую решетку, оптически связанные между собой источник накачки и мультиплексор, отличающийся тем, что содержит формирователь управляющих напряжений и элемент изменения оптической длины резонатора,
оптически связанный с перестраиваемой Брегговской решеткой и активным элементом,
который через широкополосную Брегговскую решетку оптически связан с мультиплексором, причем формирователь управляющих напряжений электрически соединен с перестраиваемой Брегговской решеткой и элементом изменения оптической длины резонатора, период изменения напряжения Тэ на котором равен:
Tэ =
R
Tp ,
3L э
BY 5611 C1
где Тp - период управляющего напряжения на входе перестраиваемой Брегговской решетки;
R - длина резонатора волоконного лазера;
Lэ - длина элемента изменения оптической длины резонатора при амплитуде управляющего напряжения Up на входе перестраиваемой Брегговской решетки:
Фиг. 1
BY 5611 C1
Up = -(dλ2/2n4r33RΛ),
где λ - длина волны излучения волоконного лазера;
Λ - период перестраиваемой Брегговской решетки в исходном состоянии;
n и r33 - соответственно показатель преломления и электрооптический коэффициент
материала, из которого выполнены электрически управляемый элемент элемента изменения оптической длины резонатора и электрически управляемый элемент с выполненной
перестраиваемой Брегговской решеткой;
d - ширина волновода в электрически управляемом элементе элемента изменения оптической длины резонатора и в электрически управляемом элементе с выполненной перестраиваемой Брегговской решеткой.
2. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что перестраиваемая Брегговская решетка выполнена на электрически управляемом волноводе в электрооптическом кристалле, а элемент изменения оптической длины резонатора выполнен в виде электрически управляемого волновода в электрооптическом кристалле.
3. Лазер по п. 2, отличающийся тем, что элемент изменения оптической длины резонатора выполнен внутри электрически управляемого отрезка электрооптического волокна,
а элемент изменения оптической длины резонатора выполнен в виде электрически управляемого отрезка электрооптического волокна.
(56)
Optics Letters. - V.24. - № 9. - Р. 614.
RU 2075141 C1, 1997.
SU 1628800 A1, 1998.
SU 1814473 A1, 1996.
JP 55052281 A, 1980.
EP 0713274 A2, 1996.
EP 0419059 A1, 1991.
Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано для
создания элементной базы волоконно-оптических систем обработки и передачи информации.
Известен волоконный кольцевой лазер [1], содержащий оптически последовательно
связанные источник накачки, мультиплексор, активный элемент, первый изолятор, широкополосный перестраиваемый фильтр Фабри-Перо, второй изолятор, ответвитель, поляризационный контроллер, узкополосный фильтр Фабри-Перо, поляризатор, третий изолятор,
активный элемент, замыкающий кольцо лазера.
Данный волоконный лазер не позволяет непрерывно изменять длину волны выходного
излучения, т.к. спектр пропускания узкополосного фильтра Фабри-Перо в процессе работы лазера постоянен.
Наиболее близким по технической сущности является волоконный лазер [2], содержащий оптически последовательно связанные широкополосную волоконную Брэгговскую
решетку, мультиплексор, активный элемент, перестраиваемую брэгговскую решетку, причем мультиплексор оптически связан с источником накачки.
Описанное устройство не позволяет непрерывно изменять длину волны выходного излучения, т.к. модовый состав частот, на которых возможна генерация в процессе его работы является постоянным.
Техническая задача - получение непрерывной перестройки длины волны выходного
излучения одночастотного волоконного лазера.
2
BY 5611 C1
Поставленная техническая задача в заявленном устройстве решается тем, что в волоконный лазер, содержащий широкополосную волоконную брэгговскую решетку, активный элемент, перестраиваемую брэгговскую решетку, оптически связанные между собой
источник накачки и мультиплексор введены формирователь управляющего напряжения и
элемент изменения оптической длины резонатора, оптически связанный с перестраиваемой брэгговской решеткой и активным элементом, который через широкополосную брэгговскую решетку оптически связан с мультиплексором, причем формирователь управляющих напряжений электрически соединен с перестраиваемой брэгговской решеткой и
элементом изменения оптической длины резонатора, период изменения напряжения Тэ на
котором равен:
Up =
R
Tp ,
3L э
(1)
где Тр - период управляющего напряжения на входе перестраиваемой брэгговской решетки, R - длина резонатора волоконного лазера, Lэ - длина элемента изменения оптической
длины резонатора при амплитуде управляющего напряжения Up на входе перестраиваемой брэгговской решетки:
Up = −
dλ2
,
2n 4 r33 RΛ
где λ - длина волны излучения волоконного лазера, Λ - период перестраиваемой брэгговской решетки в исходном состоянии, n, r33 соответственно показатель преломления и
электрооптический коэффициент материала, из которого выполнены элекрически управляемый элемент элемента изменения оптической длины резонатора и электрически управляемый элемент с выполненной перестраиваемой брэгговской решеткой, d - ширина волновода в электрически управляемом элементе элемента изменения оптической длины
резонатора и электрически управляемом элементе с выполненной перестраиваемой брэгговской решеткой.
Эффективное решение поставленной задачи достигается за счет того, что элемент изменения оптической длины резонатора выполнен в виде электрически управляемого волновода в электрооптическом кристалле. При выполнении элемента изменения оптической
длины резонатора в виде электрически управляемого отрезка электрооптического волокна
уменьшаются потери излучения в резонаторе лазера.
Непрерывная перестройка длины волны выходного излучения лазера в предлагаемом
изобретении достигается за счет того, что одновременно с изменением спектра пропускания перестраиваемой брэгговской решетки есть возможность изменять оптическую длину
резонатора, т.е. его модовый состав. Кроме того, существенное уменьшение длины резонатора позволяет сделать выходное излучение волоконного лазера одночастотным, а время изменения длины волны выходного излучения, которое в данном устройстве определяется временем прохода света вдоль резонатора, составляет меньше 1нс.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, 2. На фиг. 1, 2 приведена блок-схема заявляемого устройства, где 1 - источник накачки, 2 - мультиплексор, 3 - широкополосная
волоконная брэгговская решетка, 4 - активный элемент, 5 - элемент изменения оптической
длины резонатора, 6 - перестраиваемая брэгговская решетка, 7 - формирователь управляющих напряжений.
В заявленном устройстве (фиг. 1) источник накачки 1 через мультиплексор 2, широкополосную брэгговскую решетку 3, активный элемент 4, элемент изменения оптической
длины резонатора 5 оптически связан с перестраиваемой брэгговской решеткой 6, которая
соединена с формирователем управляющих напряжений 7, последний соединен с элементом изменения оптической длины резонатора 5.
В конкретном исполнении источник накачки 1 - это лазерный диод на длину волны ~
0,9 мкм; мультиплексор 2 - это волоконный объединитель на длину волны 0,9 мкм; широ3
BY 5611 C1
кополосная Брэгговская решетка 3 - это фоторефрактивная дифракционная решетка с периодом d ≅ 0,54 мкм, записанная с помощью ультрафиолетового излучения; активный
элемент 4 - это отрезок волокна, легированный ионами эрбия: иттебрия с концентрацией
1750:14000 ррм, элемент изменения оптической длины резонатора 5 - оптический одномодовый волновод, полученный в кристалле LiNbO3 путем диффузии Ti и с напыленными
вдоль волновода электродами; (фиг. 1) или отрезок электрооптического волокна с расположенными вдоль него электродами (прижатыми к нему, фиг. 2); перестраиваемая брэгговская решетка 6 - это дифракционная решетка, записанная на одномодовом оптическом
волноводе в виде периодического изменения показателя преломления по длине волновода
с периодом 0,35 мкм, электроды управления функцией пропускания дифракционной решетки расположены вдоль указанного выше волновода, управляющее напряжение 5 В при
ширине волновода 10 мкм (фиг. 1); для второго волоконного варианта выполнения элемента изменения оптической длины резонатора 5, перестраиваемую брэгговскую решетку
выполняют в электрооптическом волокне в виде периодических вариаций коэффициента
преломления (фиг. 2), формирователь управляющих напряжений 7 состоит из двух синхронно работающих генераторов, соотношение периодов и амплитуд выходных сигналов
которых задается параметрами резонатора волоконного лазера (1).
Работает волоконный лазер следующим образом. Непрерывный оптический сигнал с
выхода источника накачки 1 через мультиплексор 2, не попадая в спектральный интервал
функции отражения широкополосной брэгговской решетки 3, проходит через указанную
решетку и поступает в активный элемент 4, где переводит ионы эрбия в возбужденное состояние. Широкополосная брэгговская решетка 3 вместе с перестраиваемой брэгговской
решеткой 6 образуют лазерный резонатор, в котором при достаточной степени накачки
возникает когерентное излучение, частота которого определяется, во-первых, оптической
длиной резонатора лазера, а во-вторых, функцией отражения перестраиваемой Брэгговской решетки 6, в то время как функции усиления активного элемента 4 и отражения широкополосной брэгговской решетки 3 полностью перекрывают диапазон изменения частоты выходного излучения волоконного лазера. Для того, чтобы реализовать непрерывные
по величине вариации выходной частоты волоконного лазера с фиксированной выходной
мощностью, необходимо одновременно с изменением оптической длины резонатора лазера производить сдвиг функции отражения перестраиваемой брэгговской решетки 6, т.е.
синхронно изменять управляющие напряжения как на элементе изменения 5, так и в перестраиваемой брэгговской решетке 6, которые поступают с выходов формирователя управляющего напряжения 7. Время перестройки выходной частоты описанного волоконного
лазера определяется временем прохода излучения вдоль резонатора, что при его длине ≤10
см. составляет менее одной наносекунды, т.к. в электрооптических волноводах: элемента
изменения оптической длины резонатора 5 и перестраиваемой брэгговской решетки 6 в
обоих вариантах исполнения временные задержки: изменения оптической длины резонатора 5 и вариаций периода перестраиваемой брэгговской решетки 6, определяющего
спектр ее отражения -составляют единицы пикосекунд.
В предлагаемом изобретении при синхронном изменении напряжения на перестраиваемой брэгговской решетке 6 и элементе изменения оптической длины резонатора 5 происходит непрерывное изменение длины волны выходного излучения, которое, благодаря
существенному уменьшению длины резонатора, стало одночастотным. Кроме того,
уменьшение длины резонатора позволило существенно уменьшить время перестройки
частоты волоконного лазера.
Источники информации:
1. Патент США 5504771.
2. Opt. Lett.. - 1999. - V. 24. - № 9. - С. 614.
4
BY 5611 C1
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
137 Кб
Теги
патент, by5611
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа