close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10703

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.06.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 10703
(13) C1
(19)
H 04B 10/12
СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ КОГЕРЕНТНОГО
ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 20060345
(22) 2006.04.14
(43) 2006.10.30
(71) Заявитель: Белорусский государственный университет (BY)
(72) Авторы: Козлов Владимир Леонидович; Кугейко Михаил Михайлович (BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский государственный университет (BY)
(56) SU 1800441 A1, 1993.
BY 1158 C1, 1996.
SU 1728832 A1, 1992.
JP 4180274 A, 1992.
BY 10703 C1 2008.06.30
(57)
Способ передачи когерентного оптического излучения, включающий введение излучения лазерного источника в оптическое волокно, на выходе которого установлен нелинейный кристалл, отличающийся тем, что в качестве лазерного источника используют
двухволновой лазер, обеспечивающий одновременную генерацию излучения на двух оптических длинах волн, а в качестве указанного кристалла выбирают кристалл, позволяющий выделить оптический сигнал на разностной частоте двух указанных длин волн при
условии нахождения полученной разностной частоты вне полосы спектра пропускания
оптического волокна.
Изобретение относится к области оптического спектрального приборостроения и может быть использовано для передачи когерентного излучения через световод к труднодоступным и опасным местам, а также для транспортировки до биологической ткани в
лазерной терапии.
Известно использование волоконно-оптического светопроводящего канала для транспортировки излучения от источника оптического излучения до биологической ткани в лазерной терапии [1]. Однако при этом невозможна передача излучения с длиной волны,
находящейся вне полосы спектра пропускания оптического волокна.
Известен также способ передачи оптического излучения [2] из безопасного места к
труднодоступным и опасным местам, заключающийся во введении излучения в оптическое волокно и получении в требуемой области пространства энергии оптического излучения на выходе оптоволокна. Недостатком данного способа является то, что он также не
BY 10703 C1 2008.06.30
позволяет передавать излучение с длиной волны, находящейся вне полосы спектра пропускания световода.
Задача изобретения - обеспечение возможности с помощью световода получать на выходе световодной передающей системы излучение с длиной волны, находящейся вне полосы спектра пропускания световода. Решение этой задачи особенно важно для передачи
когерентного оптического излучения в широком спектральном диапазоне через световод к
труднодоступным и опасным местам в лазерных измерительных и диагностических системах, а также для транспортировки излучения до биологической ткани в лазерной терапии.
Для решения поставленной задачи в заявляемом способе в качестве источника излучения использован двухволновой инжекционный полупроводниковый лазер [3], обеспечивающий одновременную генерацию излучения на двух различных оптических длинах
волн λ2 и λ1, и нелинейный кристалл, позволяющий в результате нелинейных оптических
эффектов выделить сигнал на разностной частоте двух когерентных оптических сигналов
на длинах волн λ2 и λ1.
Свойство, появляющееся у заявляемого объекта, это обеспечение возможности получать на выходе световодной передающей системы излучение с длиной волны, находящейся вне полосы спектра пропускания световода. Это реализуется благодаря тому, что в
световод вводится излучение двухволнового лазера на длинах волн λ2 и λ1, находящихся в
полосе пропускания световода, а на выходе световода помещают нелинейный кристалл,
после прохождения которого в результате нелинейного преобразования выделяется разностная частота этих когерентных сигналов, значение которой находится вне спектра пропускания световода.
На фигуре представлена функциональная схема, реализующая предлагаемый способ.
Система содержит двухволновой источник лазерного излучения 1, волоконно-оптический
световод 2, нелинейный кристалл 3.
В качестве источника излучения 1 использован лазерный диод с ассиметричной квантоворазмерной гетероструктурой [3]. Активная область лазера состоит из двух или трех
квантоворазмерных слоев, излучающих одновременно на двух разных длинах волн. Благодаря подбору параметров квантоворазмерных слоев и легированию барьерных слоев
между ними осуществляется неоднородное возбуждение активной области, при этом разность длин волн генерации достигает ∆λ = 20-90 нм в зависимости от материала гетероструктуры, а стабильность разностной длины волны обеспечивается синхронизацией
электронно-оптических процессов в активной области лазера и превышает стабильность
разности длин волн двух отдельно взятых лазеров. Перестройка и управление разностной
длиной волны ∆λ осуществляется с помощью изменения тока инжекции. Если использовать терморегулятор и стабилизировать амплитуду тока инжекции, то достигается высокая стабильность разности длин волн генерации.
Система работает следующим образом. Излучение от двухволнового лазера 1 на двух
различных оптических длинах волн λ2 и λ1 вводится в волоконно-оптический световод 2.
На выходе световода помещен нелинейный кристалл 3. Нелинейный кристалл в результате нелинейных оптических эффектов выделяет сигнал на разностной частоте двух когерентных оптических сигналов на длинах волн λ2 и λ1. Таким образом, на выходе
нелинейного кристалла появляется сигнал на разностной частоте излучений на λ1 и λ2 с
частотой f12 и длиной волны λ12:
λ −λ
λλ
f12 = c( 2 1 ) ,
λ12 = 1 2 ,
(1)
λ1λ 2
λ 2 − λ1
где с - скорость света в световоде.
Для волоконно-оптического световода, например, из кварцевого стекла максимальная
длина волны спектра пропускания составляет λmax ≅ 2,5 мкм. Если излучение лазера на λ2 и
2
BY 10703 C1 2008.06.30
λ1 находится в ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне λ1 = 0,8 мкм, а ∆λ = λ1 - λ2 = 70 нм,
то оно будет эффективно с минимальными потерями проходить через световод. При этом
длина волны разностного сигнала λ12, полученного на выходе нелинейного кристалла, будет находиться в среднем ИК-диапазоне и составит величину порядка λ12 ≈ 9 мкм. При
изменении разности длин волн генерации двухволнового лазера ∆λ в пределах
∆λ ≅ 30÷90 нм, длина волны разностного излучения будет изменяться в пределах
λ12 ≅ 7÷20 мкм. Используя на выходе нелинейного кристалла оптический фильтр, можно
легко разделить (если это необходимо) излучение основных длин волн λ2 и λ1 от разностного излучения λ12.
Из приведенного примера очевидно, что на выходе нелинейного кристалла появляется
разностное излучение, длина волны которого находится вне полосы спектра пропускания
волоконно-оптического световода, и, таким образом, обеспечивается передача этого излучения на требуемые расстояния. При этом в зависимости от длин волн генерации двухволнового лазера λ2 и λ1, длина волны разностного излучения λ12 может изменяться в
широких пределах. Кроме того, так как нелинейный кристалл выделяет сигнал на разностной частоте двух когерентных оптических сигналов на длинах волн λ2 и λ1, генерируемых в одной активной области и в одном резонаторе двухволнового лазера, то и
разностное излучение λ12 также будет когерентным.
Решение поставленной в заявке задачи особенно важно для транспортировки когерентного оптического излучения через световод к труднодоступным местам, например
для систем газового анализа на дне глубоких шахт, для экологического мониторинга на
дне глубоких водоемов, для спектрального анализа агрессивных сред и т.п.
Источники информации:
1. Патент РФ 2221610, МПК F 61N 5/067, 2002.
2. А.с. СССР 1800441 F1, 1993.
3. Патент РБ 1385, 1996.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
79 Кб
Теги
by10703, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа