Рамановский волоконный лазер (варианты)

 

Изобретение относится к области лазерной техники и волоконной оптики и промышленно применимо в устройствах накачки волоконных усилителей сигналов, используемых в широкополосных волоконно-оптических системах связи вместо электронных ретрансляторов. Рамановский волоконный лазер содержит лазер в качестве источника накачки, отрезок волоконного световода, в оксидную матрицу которого входит оксид фосфора. В состав заявляемого устройства входят также две пары волоконных брэгговских решеток, которые образуют распределенные зеркала для 1-й и 2-й стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора, а также длиннопериодные решетки, обеспечивающие вывод излучения 1-х стоксовых компонент, связанных с оксидом кремния и/или германия и порождаемых излучением лазера накачки и первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. Технический результат изобретения - повышение эффективности рамановского волоконного лазера. 4 с. и 54 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретения относятся к области лазерной техники и волоконной оптики и промышленно применимы в устройствах накачки волоконных усилителей сигналов, используемых в широкополосных волоконно-оптических системах связи вместо электронных ретрансляторов.

Известен рамановский волоконный лазер, содержащий в качестве активной среды отрезок волоконного световода, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение света по отрезку волоконного световода [S.G.Grubb, T.Strasser, W.Y.Cheung, W.A.Reed, V. Mizhari, T. Erdogan, P.J.Lemaire, A.M.Vengsarkar, D.J.DiGiovanni, D.W.Peckham, B.H.Rockhey. High-Power 1,48 μm Cascaded Raman Laser in Germanosilikate Fibers. Optical Ampl. and Their Appl. , Davos, USA, 15-17 June 1995, p. 197-199] . Рамановский волоконный лазер генерирует на длине волны λ = 1,48 мкм. Легирующей примесью является GeO₂. Источником накачки служит иттербиевый лазер с длиной волны генерации 1,117 мкм. Рамановский волоконный лазер содержит пять пар волоконных брэгговских решеток в качестве распределенных зеркал на длины волн 1,175 мкм, 1,24 мкм, 1,31 мкм, 1,40 мкм и 1,48 мкм, образующих соответственно 5 резонаторов для 1-ой, 2-ой, 3-ей, 4-ой и 5-ой стоксовых компонент рамановского (вынужденного комбинационного) рассеяния.

Недостатком этого лазера является относительно низкая эффективность преобразования излучения в 5-ую стоксову компоненту.

Наиболее близким к заявляемому является известный рамановский волоконный лазер, содержащий в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора [Патент РФ 2095902, МКИ Н 01 S 3/30]. Рамановский волоконный лазер генерирует на длине волны λ = 1,48 мкм и содержит две пары волоконных брэгговских решеток в качестве распределенных зеркал на длины волн 1,24 мкм и 1,48 мкм, образующих соответственно два резонатора для 1-ой и 2-ой стоксовых компонент рамановского рассеяния.

Недостатком прототипа является относительно низкая эффективность преобразования излучения во 2-ую стоксову компоненту из-за преобразования излучения накачки в стоксову компоненту, связанную с соединением химического элемента.

С помощью заявляемых изобретений решается техническая задача повышения эффективности рамановского волоконного лазера.

Поставленная цель достигается тем, что в известном рамановском волоконном лазере, содержащем в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, отрезок волоконного световода содержит длиннопериодную решетку, обеспечивающую дополнительные оптические потери для стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

В частности, в оксидную матрицу может входить соединение химического элемента Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Та, Zr, и/или Bi.

В частности, длиннопериодная решетка может обеспечивать дополнительные оптические потери для первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

В частности, оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора.

В частности, оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора.

В частности, оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, может быть выполнен в виде волоконной брэгговской решетки.

В частности, оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, может быть выполнен в виде ответвителя.

Поставленная цель достигается также тем, что в известном рамановском волоконном лазере, содержащем в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, отрезок волоконного световода содержит дополнительные оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента, причем, по крайней мере, спектр излучения одной стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, и спектр излучения одной стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента, перекрываются.

В частности, в оксидную матрицу может входить соединение химического элемента Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Та, Zr, и/или Bi.

В частности, первый оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. При этом второй оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора.

В частности, первый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом второй дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом третий дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения третьей стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом четвертый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения четвертой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом пятый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения пятой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом шестой дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения шестой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

В частности, оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, может быть выполнен в виде волоконной брэгговской решетки.

В частности, оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, может быть выполнен в виде ответвителя.

Поставленная цель достигается также тем, что в известном рамановском волоконном лазере, содержащем в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, активный элемент лазера, использующегося в качестве источника накачки, содержит ионы иттербия.

В частности, в оксидную матрицу может входить соединение химического элемента Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Та, Zr, и/или Bi.

В частности, первый оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. При этом второй оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора.

В частности, отрезок волоконного световода может содержать длиннопериодную решетку, обеспечивающую дополнительные оптические потери для стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом длиннопериодная решетка может обеспечивать дополнительные оптические потери для первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

В частности, отрезок волоконного световода может содержать дополнительные оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента, причем спектры излучения стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора и соединением химического элемента, перекрываются. При этом первый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом второй дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом третий дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения третьей стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом четвертый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения четвертой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом пятый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения пятой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

При этом, в частности, оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, может быть выполнен в виде волоконной брэгговской решетки или ответвителя.

Поставленная цель достигается также тем, что в рамановском волоконном лазере, содержащем в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки, активный элемент которого содержит ионы неодима, и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, выполнен в виде ответвителя.

В частности, в оксидную матрицу может входить соединение химического элемента Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Та, Zr, и/или Bi.

В частности, первый оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. При этом второй оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. При этом отрезок волоконного световода может содержать длиннопериодную решетку, обеспечивающую дополнительные оптические потери для стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом длиннопериодная решетка обеспечивает дополнительные оптические потери для первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

В частности, отрезок волоконного световода может содержать дополнительные оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента, причем спектры излучения стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора и соединением химического элемента, перекрываются. При этом первый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом второй дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом третий дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения третьей стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом четвертый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения четвертой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом пятый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения пятой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом шестой дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения шестой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

Поставленная цель достигается также тем, что в известном рамановском волоконном лазере, содержащем в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, активный элемент лазера, использующийся в качестве источника накачки, содержит четырехвалентные ионы хрома.

В частности, в оксидную матрицу может входить соединение химического элемента Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Та, Zr, и/или Bi.

В частности, активный элемент лазера, использующийся в качестве источника накачки и содержащий четырехвалентные ионы хрома, может иметь кристаллическую структуру форстерита.

В частности, активный элемент лазера, использующийся в качестве источника накачки и содержащий четырехвалентные ионы хрома, может иметь кристаллическую структуру германата кальция.

В частности, оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора.

В частности, отрезок волоконного световода может содержать длиннопериодную решетку, обеспечивающую дополнительные оптические потери для стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом длиннопериодная решетка может обеспечивать дополнительные оптические потери для первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

В частности, отрезок волоконного световода может содержать дополнительные оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента, причем спектры излучения стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора и соединением химического элемента, перекрываются. При этом первый дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом второй дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента. При этом третий дополнительный оптический элемент может обеспечивать многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения третьей стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

В частности, оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, может быть выполнен в виде волоконной брэгговской решетки или ответвителя.

Заявляемые изобретения связаны единым изобретательским замыслом и представляют собой варианты рамановского волоконного лазера, работающие на одном и том же принципе.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1-6 показаны схемы вариантов рамановского волоконного лазера.

Рамановский волоконный лазер (фиг. 1) содержит лазер 1 в качестве источника накачки, две пары волоконных брэгговских решеток 2 и 3, которые образуют распределенные зеркала для 1-й и 2-й стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора. Излучение лазера вводится в отрезок волоконного световода 4, в оксидную матрицу которого входит оксид фосфора. В состав заявляемого устройства входят также длиннопериодные решетки 5 и 6, обеспечивающие вывод излучения 1-ых стоксовых компонент, связанных с оксидом кремния и/или германия, и порождаемых излучением лазера накачки и первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. Длиннопериодные решетки 5 и 6 обеспечивают дополнительные оптические потери для указанных стоксовых компонент, что предотвращает резонансное преобразование излучения накачки и первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, в эти стоксовы компоненты, повышая тем самым эффективность резонансного преобразования излучения накачки во 2-ю стоксову компоненту, связанную с оксидом фосфора.

Второй вариант рамановского волоконного лазера (фиг.2) содержит лазер 1 в качестве источника накачки, излучение которого вводится в отрезок волоконного световода 4, в оксидную матрицу которого входит оксид фосфора и оксид кремния, две пары волоконных брэгговских решеток 2 и 3, которые образуют распределенные зеркала для 1-й и 2-й стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора, и 3-й и 6-й стоксовых компонент, связанных с оксидом кремния, четыре пары волоконных брэгговских решеток 7, 8, 9 и 10, которые образуют распределенные зеркала для 1-й, 2-й, 4-й, и 5-й стоксовых компонент, связанных с оксидом кремния. Спектры излучения 1-й и 2-й стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора, перекрываются соответственно со спектрами 3-й и 6-й стоксовых компонент, связанных с оксидом кремния. За счет этого повышается эффективность резонансного рамановского преобразования излучения накачки в излучение тех длин волн, которые используются в волоконно-оптических линиях связи.

Третий вариант рамановского волоконного лазера (фиг. 3) содержит лазер 1 в качестве источника накачки, излучение которого вводится в световод 4. В состав заявляемого устройства входят также две пары волоконных ответвителей 11 и 12, которые образуют два кольцевых резонатора для 1-й и 2-й стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора, а также длиннопериодные решетки 5 и 6, обеспечивающие вывод излучения 1-ых стоксовых компонент, связанных с оксидом кремния и/или германия и порождаемых излучением лазера накачки и первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. Длиннопериодные решетки 5 и 6, обеспечивая дополнительные оптические потери для указанных стоксовых компонент, предотвращают резонансное преобразование излучения накачки и первой фосфорной стоксовой компоненты в стоксовы компоненты, связанные с оксидом кремния и/или германия, повышая тем самым эффективность резонансного преобразования излучения накачки в стоксовы компоненты, связанные с оксидом фосфора.

Четвертый вариант рамановского волоконного лазера (фиг. 4) содержит лазер накачки 1, устройство для ввода 13 его излучения в волоконный световод и кольцевой резонатор для 1-й стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора. В состав кольцевого резонатора входят отрезок волоконного световода 4, длиннопериодная решетка 6 и пара волоконных ответвителей 12. В остальном лазер действует так же, как показанный на фиг. 3.

Пятый вариант рамановского волоконного лазера (фиг. 5) представляет собой упрощенный вариант лазера, показанного на фиг. 2. Он содержит лазер накачки 1 и устройство ввода 13 его излучения в волоконный световод 4. Его применение целесообразно при наличии более длинноволнового источника накачки 1, чем на фиг. 2, излучающего на длине волны, совпадающей с длиной волны одной из стоксовых компонент. В этом случае из схемы исключаются распределенные зеркала на эту и все предыдущие стоксовы компоненты.

Заявляемые устройства могут использоваться в качестве усилителей оптического сигнала на любой длине волны, совпадающей с любой из стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора или кремния и/или германия. Для этого необходимо исключить из схемы резонатор на эту и последующие стоксовы компоненты, и/или элементы, обеспечивавшие дополнительные потери на этой длине волны, и добавить какое-либо устройство для ввода в устройство усиливаемого сигнала и вывода его после усиления.

На фиг. 6. показана схема усилителя оптического сигнала на длине волны, совпадающей с первой стоксовой компонентой, связанной с оксидом кремния и/или германия и порождаемой первой стоксовой компонентой, связанной с оксидом фосфора, полученная вышеописанным способом из рамановского лазера, представленного на фиг. 1. Устройство содержит лазер накачки 1, отрезок волоконного световода 4, в оксидную матрицу которого входит оксид фосфора, одну пару волоконных брэгговских решеток 2, образующих распределенные зеркала резонатора для первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, длиннопериодную решетку 5, обеспечивающую дополнительные оптические потери для излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом кремния и порождаемой излучением лазера накачки. Длиннопериодная решетка 5 предотвращает резонансное преобразование излучения накачки в указанную стоксову компоненту и тем самым увеличивает эффективность резонансного преобразования его в первую стоксову компоненту, связанную с оксидом фосфора. Устройство (фиг.6) также содержит направленный ответвитель 14, обеспечивающий объединение в активном световоде 4 излучения накачки и усиливаемого сигнала.

Если заявляемые лазеры или усилители (фиг. 1-6) использовать для накачки эрбиевых усилителей, то в качестве источника накачки 1 можно использовать лазер на ионах Nd³⁺ или Yb³⁺ (фиг. 1-3), а также на ионах Cr⁴⁺ (фиг.4 и 5).

В первом варианте рамановского волоконного лазера (фиг. 1) в качестве источника накачки 1 использовали волоконный неодимовый лазер мощностью 3,5 Вт с длиной волоконного световода 30 м, сердцевина которого содержала 0,5 мас. % Nd³⁺. Волоконные брэгговские решетки 5 и 6 выполняли в виде отрезков волоконного световода длиной 1 м, сердцевина которых содержала 21 мол.% GeO₂, причем ее показатель преломления был промодулирован с периодом вблизи 0,35 мкм с тем, чтобы обеспечить максимум отражения на длинах волн указанных стоксовых компонент, а глубина модуляции составляла 8 · 10^-4. Длиннопериодные решетки 7 и 8 выполняли в виде отрезка волоконного световода длиной 1 м, сердцевина которого содержала 21 мол.% GeO₂, причем ее показатель преломления был промодулирован с периодом вблизи 250 мкм с тем, чтобы обеспечить максимум внесенных потерь на длинах волн указанных стоксовых компонент, а глубина модуляции составляла 8 · 10^-4. Коэффициент отражения "глухих" решеток 5 и 6 на длинах волн 1,24 мкм и 1,48 мкм соответственно составлял 99%, а коэффициент отражения выходной решетки 6 на длине волны 1,48 мкм составлял 20%. Отрезок волоконного световода 4 имел длину 1 км, а его сердцевина содержала 19 мол.% P₂O₅. Волоконный световод неодимового лазера 1, волоконный световод 4, волоконный световод длиннопериодных решеток 7 и 8 и волоконные световоды брэгговских решеток 5 и 6 имели стандартные поперечные размеры. Эти световоды изготавливали по стандартной технологии с использованием метода химического осаждения из газовой фазы.

Лазер (фиг. 1) излучал на длине волны 1,48 мкм, причем в отсутствие длиннопериодных решеток 7 и 8 генерация на длине волны 1,48 мкм не достигалась.

Во втором варианте рамановского волоконного лазера (фиг.2) в качестве источника накачки 1 использовали волоконный иттербиевый лазер мощностью 3,5 Вт с длиной волоконного световода 30 м, сердцевина которого содержала 0,5 мас. % Yb³⁺. Волоконные брэгговские решетки 5 и 6 выполняли в виде отрезков волоконного световода длиной 1 м, сердцевина которого содержала 21 мол.% GeO₂. Коэффициент отражения "глухих" решеток 5 и 6 на длинах волн 1,24 мкм и 1,48 мкм соответственно составлял 99%, а коэффициент отражения выходной решетки 6 на длине волны 1,48 мкм составлял 20%. Волоконные брэгговские решетки 7, 8, 9 и 10 выполняли в виде отрезков волоконных световодов длиной 1 м, сердцевина которых содержала 21 мол. % GeO₂. Коэффициент отражения "глухих" решеток 7, 8, 9 и 10 на длинах волн 1,12 мкм, 1,18 мкм, 1,31 мкм и 1,40 мкм соответственно составлял 99%. Отрезок волоконного световода 4 имел длину 1 км, а его сердцевина содержала 19 мол.% P₂O₅. Волоконный световод иттербиевого лазера 1, волоконный световод 4 и волоконные световоды брэгговских решеток 5, 6, 7, 8, 9 и 10 имели стандартные поперечные размеры. Эти световоды изготавливали по стандартной технологии с использованием метода химического осаждения из газовой фазы.

Лазер (фиг.2) излучал на длине волны 1,48 мкм, причем генерация на длине волны 1,48 мкм в отсутствие волоконных брэгговских решеток 7-10 не достигалась.

В третьем варианте рамановского волоконного лазера (фиг.3) в качестве источника накачки 1 использовали волоконный неодимовый лазер мощностью 3,5 Вт с длиной волоконного световода 30 м, сердцевина которого содержала 0,5 мас. % Nd³⁺. Ответвители 11, рассчитанные на длины волн 1,06 мкм/1,48 мкм, выполняли из стандартного связного световода, содержащего в сердцевине 7 мол. % GeO₂. Ответвители 12, рассчитанные на длины волн 1,24 мкм/1,48 мкм, выполняли из стандартного связного световода, содержащего в сердцевине 7 мол.% GeO₂. Длиннопериодные решетки 7 и 8 выполняли в виде отрезка волоконного световода длиной 1 м, сердцевина которого содержала 21 мол.% GeO₂.

Лазер (фиг.3) излучал на длине волны 1,48 мкм, причем в отсутствие длиннопериодных решеток 7 и 8 генерация на длине волны 1,48 мкм не достигалась.

В четвертом варианте рамановского волоконного лазера (фиг.4) в качестве источника накачки 1 использовали лазер на основе монокристаллов форстерита, активированного ионами Cr⁴⁺, мощностью 1,5 Вт на длине волны 1,24 мкм. Ответвители 12, рассчитанные на длины волн 1,24 мкм/1,48 мкм, выполняли из стандартного связного световода, содержащего в сердцевине 7 мол.% GeO₂. Длиннопериодную решетку 8 выполняли в виде отрезка волоконного световода длиной 1 м, сердцевина которого содержала 21 мол.% GeO₂.

Лазер (фиг. 4) излучал на длине волны 1,48 мкм, причем в отсутствие длиннопериодной решетки 8 генерация на длине волны 1,48 мкм не достигалась.

В пятом варианте рамановского волоконного лазера (фиг.5) в качестве источника накачки 1 использовали лазер на основе монокристаллов германата кальция, активированного ионами Cr⁴⁺, мощностью 1,5 Вт. Волоконные брэгговские решетки 6, 9 и 10 выполняли в виде отрезков волоконного световода длиной 1 м, сердцевина которых содержала 21 мол.% GeO₂. Коэффициент отражения "глухих" решеток 6, 9 и 10 на длинах волн 1,31 мкм, 1,40 мкм и 1,48 мкм соответственно составлял 99%, а коэффициент отражения выходной решетки 6 на длине волны 1,48 мкм составлял 20%. Отрезок волоконного световода 4 имел длину 1 км, а его сердцевина содержала 19 мол.% P₂O₅.

Лазер (фиг.5) излучал на длине волны 1,48 мкм, причем генерация на длине волны 1,48 мкм в отсутствие волоконных брэгговских решеток 9, 10 не достигалась.

Формула изобретения

1. Рамановский волоконный лазер, содержащий в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, отличающийся тем, что отрезок волоконного световода содержит длиннопериодную решетку, обеспечивающую дополнительные оптические потери для стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

2. Лазер по п.1, отличающийся тем, что в оксидную матрицу входит соединение по меньшей мере одного химического элемента из группы Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Ta, Zr, Bi.

3. Лазер по п.1, отличающийся тем, что длиннопериодная решетка обеспечивает дополнительные оптические потери для первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

4. Лазер по п.1, отличающийся тем, что оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора.

5. Лазер по п.4, отличающийся тем, что оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода изучения второй стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора.

6. Лазер по п.1, отличающийся тем, что оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, выполнен в виде волоконной брэгговской решетки.

7. Лазер по п.1, отличающийся тем, что оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, выполнен в виде ответвителя.

8. Рамановский волоконный лазер, содержащий в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, отличающийся тем, что отрезок волоконного световода содержит дополнительные оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента, причем, по крайней мере, спектр излучения одной стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, и спектр излучения одной стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента, перекрываются.

9. Лазер по п.8, отличающийся тем, что в оксидную матрицу входит соединение, по меньшей мере, одного химического элемента из группы Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Ta, Zr, Bi.

10. Лазер по п. 8, отличающийся тем, что первый оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора.

11. Лазер по п. 10, отличающийся тем, что второй оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора.

12. Лазер по п.8, отличающийся тем, что первый дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

13. Лазер по п.12, отличающийся тем, что второй дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

14. Лазер по п.13, отличающийся тем, что третий дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения третьей стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

15. Лазер по п.14, отличающийся тем, что четвертый дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения четвертой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

16. Лазер по п.15, отличающийся тем, что пятый дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения пятой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

17. Лазер по п.16, отличающийся тем, что шестой дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения шестой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

18. Лазер по п.8, отличающийся тем, что оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, выполнен в виде волоконной брэгговской решетки.

19. Лазер по п.8, отличающийся тем, что оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, выполнен в виде ответвителя.

20. Рамановский волоконный лазер, содержащий в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, отличающийся тем, что активный элемент лазера, использующегося в качестве источника накачки, содержит ионы иттербия, отрезок волоконного световода содержит дополнительные оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента, причем спектры излучения стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора и соединением химического элемента, перекрываются.

21. Лазер по п.20, отличающийся тем, что в оксидную матрицу входит соединение, по меньшей мере, одного химического элемента из группы Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Ta, Zr, Bi.

22. Лазер по п. 20, отличающийся тем, что первый оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора.

23. Лазер по п. 22, отличающийся тем, что второй оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора.

24. Лазер по п.20, отличающийся тем, что отрезок волоконного световода содержит длиннопериодную решетку, обеспечивающую дополнительные оптические потери для стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

25. Лазер по п.24, отличающийся тем, что длиннопериодная решетка обеспечивает дополнительные оптические потери для первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

26. Лазер по п.20, отличающийся тем, что первый дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

27. Лазер по п.20, отличающийся тем, что второй дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

28. Лазер по п.20, отличающийся тем, что третий дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения третьей стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

29. Лазер по п.20, отличающийся тем, что четвертый дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения четвертой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

30. Лазер по п.20, отличающийся тем, что пятый дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения пятой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

31. Лазер по п.20, отличающийся тем, что оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, выполнен в виде волоконной брэгговской решетки.

32. Лазер по п.20, отличающийся тем, что оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с фосфором, выполнен в виде ответвителя.

30. Рамановский волоконный лазер, содержащий в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки, активный элемент которого содержит ионы неодима, и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, отличающийся тем, что оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, выполнен в виде ответвителя.

34. Лазер по п.33, отличающийся тем, что в оксидную матрицу входит соединение, по меньшей мере, одного химического элемента из группы Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Ta, Zr, Bi.

35. Лазер по п.34, отличающийся тем, что первый оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора.

36. Лазер по п.35, отличающийся тем, что второй оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора.

37. Лазер по п.36, отличающийся тем, что отрезок волоконного световода содержит длиннопериодную решетку, обеспечивающую дополнительные оптические потери для стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

38. Лазер по п.37, отличающийся тем, что длиннопериодная решетка обеспечивает дополнительные оптические потери для первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

39. Лазер по п.33, отличающийся тем, что отрезок волоконного световода содержит дополнительные оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента, причем спектры излучения стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора и соединением химического элемента, перекрываются.

40. Лазер по п.39, отличающийся тем, что первый дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

41. Лазер по п.40, отличающийся тем, что второй дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

42. Лазер по п.41, отличающийся тем, что третий дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения третьей стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

43. Лазер по п.42, отличающийся тем, что четвертый дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения четвертой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

44. Лазер по п.43, отличающийся тем, что пятый дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения пятой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

45. Лазер по п.44, отличающийся тем, что шестой дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения шестой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

46. Рамановский волоконный лазер, содержащий в качестве активной среды отрезок волоконного световода, который содержит оксидную матрицу, в состав которой входят оксид фосфора и соединение, по крайней мере, еще одного химического элемента, лазер в качестве источника накачки и оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, отличающийся тем, что активный элемент лазера, использующийся в качестве источника накачки, содержит четырехвалентные ионы хрома.

47. Лазер по п.46, отличающийся тем, что в оксидную матрицу входит соединение, по меньшей мере, одного химического элемента из группы Si, Ge, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Ta, Zr, Bi.

48. Лазер по п.46, отличающийся тем, что активный элемент лазера, использующийся в качестве источника накачки и содержащий четырехвалентные ионы хрома, выполнен с кристаллической структурой форстерита.

49. Лазер по п.46, отличающийся тем, что активный элемент лазера, использующийся в качестве источника накачки и содержащий четырехвалентные ионы хрома, выполнен с кристаллической структурой германата кальция.

50. Лазер по п.46, отличающийся тем, что оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора.

51. Лазер по п.46, отличающийся тем, что отрезок волоконного световода содержит длиннопериодную решетку, обеспечивающую дополнительные оптические потери для стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

52. Лазер по п.51, отличающийся тем, что длиннопериодная решетка обеспечивает дополнительные оптические потери для первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

53. Лазер по п.46, отличающийся тем, что отрезок волоконного световода содержит дополнительные оптические элементы, обеспечивающие многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента, причем спектры излучения стоксовых компонент, связанных с оксидом фосфора и соединением химического элемента, перекрываются.

54. Лазер по п.53, отличающийся тем, что первый дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения первой стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

55. Лазер по п.54, отличающийся тем, что второй дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения второй стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

56. Лазер по п.55, отличающийся тем, что третий дополнительный оптический элемент обеспечивает многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения третьей стоксовой компоненты, связанной с соединением химического элемента.

57. Лазер по п.46, отличающийся тем, что оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, выполнен в виде волоконной брэгговской решетки.

58. Лазер по п.46, отличающийся тем, что оптический элемент, обеспечивающий многократное прохождение по отрезку волоконного световода излучения стоксовой компоненты, связанной с оксидом фосфора, выполнен в виде ответвителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 27.03.2009

Извещение опубликовано: 27.03.2009        БИ: 09/2009