Импульсный волоконный лазер с варьируемой конфигурацией поддерживающего поляризацию излучения кольцевого резонатора

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2547343:

Общество с ограниченной ответственностью "Техноскан-Лаб" (ООО "Техноскан-Лаб") (RU)

Изобретение относится к лазерной технике. Импульсный волоконный лазер с варьируемой конфигурацией поддерживающего поляризацию излучения кольцевого резонатора содержит источник накачки, модуль спектрального сведения, сигнальный вход которого соединен с волоконным изолятором, а сигнальный выход - с активным волокном, которое другим концом соединено с волоконным ответвителем. Изолятор и ответвитель соединены другими концами с входами двух волоконно-оптических переключателей, работающих по схеме 1×N, где N - число выходов, при этом каждый переключатель под управлением электронных сигналов коммутирует входные оптические сигналы на определенные выходы, к которым присоединены волоконно-оптические элементы, обеспечивающие активную или пассивную или гибридную (активно-пассивную) синхронизацию мод излучения лазера или модуляцию добротности резонатора лазера. Технический результат заключается в обеспечении возможности генерации импульсов с различными длительностями, энергиями и частотами повторения в широком диапазоне. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к лазерам - приборам для генерации с использованием стимулирующего излучения когерентных электромагнитных волн.

Из существующего уровня техники известен волоконный лазер с варьируемой конфигурацией линейного резонатора, в котором к основной части резонатора, содержащей усиливающую среду лазера, с помощью волоконных переключателей подключаются световоды с различными брэгговскими решетками, что обеспечивает генерацию лазера на разных длинах волн излучения (патент США 7616667 B2, Broadband fiber laser; заявка на патент США 20030128921 A1, Method and device for wavelength switching of a laser source). Недостатком данного технического решения является то, что предложенный резонатор не позволяет осуществить генерацию импульсного излучения в режиме синхронизации мод излучения или в режиме модуляции добротности в любой его конфигурации.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является волоконный лазер с изменяемой длительностью импульсов, в резонаторе которого имеется разрыв, волокно резонатора до и после разрыва оконцовано двумя волоконными разъемами, к которым через ответные разъемы подсоединяются отрезки оптоволокна разной длины, обеспечивающие генерацию выходных импульсов излучения разной длительности (патент на полезную модель RU 119946, опубл. 27.08.2012 г.). Недостатками данного технического решения являются:

1. необходимость ручного подсоединения отрезков оптоволокна разной длины. Отсутствие возможности автоматического (управляемого с помощью внешних электронных сигналов) переключения лазера из одной конфигурации в другую;

2. использование для генерации короткоимпульсного излучения режима пассивной синхронизации мод за счет использования эффекта нелинейной эволюции поляризации излучения, который имеет относительно высокую чувствительность к температуре окружающей среды и к укладке волокна (изгибы и скручивания меняют двулучепреломление волокна, играющего ключевую роль в проявлении эффекта нелинейной эволюции поляризации излучения в волокне);

3. использование для управления состоянием поляризации внутрирезонаторного излучения волоконных контроллеров поляризации, которые являются "слабым" местом этих лазеров в силу того, что контроллеры поляризации на основе механической деформации оптоволокна не могут, как правило, сохранять настройку в течение длительного времени из-за пластической деформации оптоволокна, состоящего из аморфного кварца. Это может приводить к долговременной нестабильности параметров лазера и в целом к ненадежности лазера;

4. ограниченный диапазон изменения длительности импульсов лазерного излучения, составляющий от нескольких сотен фемтосекунд при минимальной длине резонатора (несколько метров) до нескольких наносекунд при максимальной длине резонатора 25 км (S. Turitsyn, M. Dubov, S. Kobtsev, A. Ivanenko. Mode-locking in 25-km fibre laser. 36th European Conference on Optical Communication (ECOC), Sep 19-23, 2010, Torino, Italy, Tu.5.D.1).

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание надежного стабильного импульсного волоконного лазера с электронно-переключаемой конфигурацией, поддерживающего поляризацию излучения резонатора, обеспечивающего генерацию импульсов с различными длительностями, различными энергиями и различными частотами повторения в широком диапазоне за счет комплексного применения в одном лазере устройств активной или пассивной или гибридной (активно-пассивной) синхронизации мод излучения, а также устройств модуляции добротности резонатора лазера.

Данная задача решается за счет того, что в известном импульсном волоконном лазере с варьируемой конфигурацией поддерживающего поляризацию излучения кольцевого резонатора, содержащем источник излучения накачки, волоконный модуль спектрального сведения, вход накачки которого соединен с источником накачки, сигнальный вход модуля спектрального сведения соединен с волоконным изолятором, сигнальный выход модуля спектрального сведения соединен с активным волокном, которое другим концом соединено с волоконным ответвителем, выводящим излучение из резонатора, согласно изобретению волоконный изолятор и волоконный ответвитель соединены другими концами с входами двух волоконно-оптических переключателей, работающих по схеме 1×N, где N - число выходов, при этом каждый переключатель под управлением внешних электронных сигналов коммутирует входные оптические сигналы на определенные выходы, а к парам выходов переключателей присоединены волоконно-оптические элементы, обеспечивающие активную или пассивную или гибридную (активно-пассивную) синхронизацию мод излучения лазера или модуляцию добротности резонатора лазера.

При этом для активной синхронизации мод излучения может использоваться устройство (оптический элемент), обеспечивающее синхронизацию мод излучения на частоте, превышающей межмодовый частотный интервал резонатора лазера и кратной межмодовому частотному интервалу резонатора лазера. Кроме того, длина поддерживающего поляризацию излучения волокна, с помощью которого волоконно-оптические элементы, обеспечивающие активную или пассивную или гибридную (активно-пассивную) синхронизацию мод излучения лазера, подсоединяются к парам выходов волоконно-оптических переключателей, может составлять от 5 м до 25 км.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является создание надежного стабильного импульсного волоконного лазера с электронно-переключаемой конфигурацией поддерживающего поляризацию излучения резонатора, обеспечивающего генерацию импульсов с различной длительностью, различной энергией и различной частотой следования в широком диапазоне: длительность от нескольких сотен фемтосекунд (обеспечивается устройствами пассивной синхронизации мод на основе углеродных нанотрубок, графена, топологических изоляторов и других материалов) до секунды (обеспечивается устройствами модуляции добротности на основе акустооптических модуляторов, поляризационных модуляторов - например ячейки Керра или ячейки Поккельса, или быстро поворачивающихся зеркал резонатора или других устройств), энергия импульсов от единиц наноджоулей (при фемтосекундной длительности импульсов) до микро- и миллиджоулей (при длительности импульсов более 1 нс), частота повторения импульсов от 8 кГц до 20 МГц в режиме активной синхронизации мод (8 кГц соответствуют длине резонатора 25 км, 20 МГц - длине резонатора 10 м) на частоте, равной межмодовому частотному интервалу резонатора лазера, и более 20 МГц (при гармонической активной синхронизации мод, и менее 8 кГц (до 1 Гц) при модуляции добротности резонатора лазера.

Сущность изобретения поясняется следующими схемами.

На фиг.1 представлена схема импульсного волоконного лазера с варьируемой конфигурацией поддерживающего поляризацию излучения кольцевого резонатора при использовании двух волоконно-оптических переключателей (6-1 и 6-2), работающих по схеме 1×2: 1 - источник излучения накачки, 2 - волоконный модуль спектрального сведения излучения накачки и излучения волоконного лазера, 3 - волоконный изолятор, 4 - активное волокно, 5 - волоконный ответвитель, выводящий излучение из резонатора, 6-1 и 6-2 - волоконно-оптические переключатели, 6′ и 6″ - входы волоконно-оптических переключателей, $6_{1}^{'} / 6_{1}^{"}$ и $6_{2}^{'} / 6_{2}^{"}$ - пары выходов волоконно-оптических переключателей, 9 - волоконно-оптический элемент, обеспечивающий активную или пассивную или гибридную (активно-пассивную) синхронизацию мод излучения лазера, 10 - волоконно-оптический элемент, обеспечивающий модуляцию добротности резонатора лазера.

На фиг.2 представлена схема импульсного волоконного лазера с варьируемой конфигурацией поддерживающего поляризацию излучения кольцевого резонатора при использовании двух волоконно-оптических переключателей (6-1 и 6-2), работающих по схеме 1×4: 1 - источник излучения накачки, 2 - волоконный модуль спектрального сведения излучения накачки и излучения волоконного лазера, 3 - волоконный изолятор, 4 - активное волокно, 5 - волоконный ответвитель, выводящий излучение из резонатора, 6-1 и 6-2 - волоконно-оптические переключатели, 6′ и 6″ - входы волоконно-оптических переключателей, $6_{1}^{'} / 6_{1}^{"}$ , $6_{2}^{'} / 6_{2}^{"}$ , $6_{3}^{'} / 6_{3}^{"}$ и $6_{4}^{'} / 6_{4}^{"}$ - пары выходов волоконно-оптических переключателей, 7 - волоконно-оптический элемент, обеспечивающий активную синхронизацию мод излучения лазера, 8 - волоконно-оптический элемент, обеспечивающий пассивную синхронизацию мод излучения лазера, 9 - волоконно-оптический элемент, обеспечивающий модуляцию добротности резонатора лазера.

Работает устройство следующим образом:

излучение накачки, генерируемое источником 1 оптического излучения накачки, через волоконный модуль спектрального сведения 2 попадает в активное волокно 4, переводя активную среду лазера в активное состояние; генерация лазера осуществляется в кольцевом резонаторе, однонаправленный режим генерации обеспечивается оптическим изолятором 3; вывод излучения из резонатора производится волоконным ответвителем 5; с помощью электропереключаемых волоконно-оптических переключателей (6-1 и 6-2), работающих по схеме 1×N, где N - число выходов, к общей части резонатора лазера, включающей элементы 1-5, 6-1 и 6-2, присоединяются поочередно через пары выходов переключателей 6-1 и 6-2 волоконно-оптические элементы, обеспечивающие активную или пассивную или гибридную (активно-пассивную) синхронизацию мод излучения лазера или модуляцию добротности резонатора лазера. Для того чтобы исключить эффект нелинейной эволюции поляризации излучения и отказаться от использования волоконных контроллеров поляризации, все элементы резонатора лазера поддерживают поляризацию излучения. Применение в резонаторе лазера устройств (оптических элементов), обеспечивающих разные режимы синхронизации мод и модуляцию добротности, позволяет получить импульсы различной длительности, различной энергии и различной частоты следования из одного лазера. Для увеличения диапазона изменения энергии импульсов длина поддерживающего поляризацию излучения волокна, с помощью которого волоконно-оптические элементы подсоединяются к парам выходов волоконно-оптических переключателей, может быть относительно большой (от 5 м до 25 км) для увеличения длины всего резонатора лазера, что в режиме синхронизации мод излучения приводит к уменьшению частоты следования импульсов и к соответствующему увеличению энергии импульсов при той же мощности излучения накачки (см., например: S. Kobtsev et al. Ultra-low repetition rate mode-locked fiber laser with high-energy pulses. Optics Express, v.16, №26, 21936-21941 (2008); S.M. Kobtsev et al. High-energy mode-locked all-fiber laser with ultralong resonator. Laser Physics, v.20, 2, 351-356 (2010)). Указанный диапазон длин поддерживающего поляризацию излучения оптического волокна (от 5 м до 25 км) выбран на основании результатов проведенных авторами изобретения экспериментальных исследований, которые показали, что при длине оптических волокон резонатора больше 25 км режим генерации становится неустойчивым.

Режим пассивной синхронизации мод излучения, реализуемый с помощью устройств на основе углеродных нанотрубок или графена или топологических изоляторов или других насыщающихся поглотителей лазерного излучения, обеспечивает наиболее короткие импульсы излучения в диапазоне длительностей 100 фемтосекунд - 10 пикосекунд и энергий в диапазоне 1-10 нДж (см., например: Z. Sun et al. Ultrafast stretched-pulse fiber laser mode-locked by carbon nanotubes. Nano Res 3: 404-411 (2010); D. Popa et al. Sub 200 fs pulse generation from a graphene mode-locked fiber laser. Appl. Phys. Lett. 97, 203106 (2010); C. Zhao et al. Ultra-short pulse generation by a topological insulator based saturable absorber. Appl. Phys. Lett., 101, 211106 (2012)).

Режим активной синхронизации мод, реализуемый с помощью устройств на основе акустооптического или электрооптического или поляризационного модулятора, обеспечивает импульсы излучения в диапазоне длительностей 10 пикосекунд - 10 наносекунд и энергий в диапазоне 10-100 нДж (см., например: I.L. Villegas. Mode-locked Yb-doped all-fiber laser based on in-fiber acoustooptic modulation. Laser Physics Letters, v.8, №3, 227-231 (2011); R. Wang et al. Dissipative soliton in actively mode-locked fiber laser. Opt. Express, 20(6): 6406-11(2012)). В режиме активной синхронизации мод модуляция интенсивности или фазы излучения с помощью модулятора производится на частоте, равной межмодовому частотному интервалу резонатора лазера или на более высокой частоте, кратной межмодовому частотному интервалу резонатора лазера (так называемая "гармоническая активная синхронизация мод излучения"). Гармоническая активная синхронизация мод излучения позволяет повысить частоту следования импульсов (P. Das et al. Rational harmonic mode locking fiber laser. Proc. SPIE 3075, Photonic Processing Technology and Applications, 21 (July 1, 1997).

Режим гибридной (активно-пассивной) синхронизации мод излучения лазера, реализуемый с помощью комбинации устройств для активной и пассивной синхронизации мод излучения, обеспечивает импульсы излучения в диапазоне длительностей 100 фемтосекунд - 10 наносекунд и энергий в диапазоне 1-100 нДж и используется для реализации запуска режима пассивной синхронизации мод излучения в определенных диапазонах мощностей излучения и частот повторения импульсов (см., например: S. Kim et al. Hybrid mode-locked Er-doped fiber femtosecond oscillator with 156 mW output power. Opt. Express, v.20, №14, 15054-15060 (2012); H. Kaori. Erbium-doped fiber laser hybrid mode-locked operating with CNT at 10 GHz. Latin America Optics and Photonics Conference, OS A Technical Digest (online) (OS A, 2012), paper LS2A.2).

Режим модуляции добротности, реализуемый с помощью акустооптического, или электрооптического, или поляризационного модулятора или быстро поворачивающегося зеркала резонатора, обеспечивает импульсы излучения в диапазоне длительностей 10 наносекунд - 1 секунда, энергий в диапазоне 100 нДж - 1 мДж и частот следования в диапазоне 100 кГц - 1 Гц (см., например: R.J. Williams et al. All-optical, actively Q-switched fiber laser. Optics Express, v.18, №8, 7714-7723 (2010); J.K. Jabczynski et al. Actively Q-switched thulium lasers. Chapter 5 in "Advances in Solid-State Lasers: Development and Applications", Book edited by: M. Grishin, INTECH, ISBN 978-953-7619-80-0 (2010); D. Sabourdy et al. Novel active Q-switched fiber laser based on electrostatically actuated micro-mirror system. Optics Express, v.14, №9, 3917-3922 (2006)).

Все элементы заявляемого лазера являются коммерчески доступными, в качестве волоконно-оптических переключателей 6-1 и 6-2 могут быть использованы волоконно-оптические переключатели компаний Lightwave Link Inc. (Тайвань) - 1×4/4×1 Latching Optical Switch Module, SENKO Advanced Components (Hong Kong) Ltd. - 1×2/1×4/1×8/1×16 / 16×1/8×1/4×1/2×1 Senko Optical Switches и других компаний.

Предлагаемое изобретение имеет много областей применения: от научных исследований до медицинских приборов и промышленных установок (см., например: M.E. Fermann, I. Hart. Ultrafast fibre lasers. Nature Photonics, 7, 868-874 (2013)).

1. Импульсный волоконный лазер с варьируемой конфигурацией поддерживающего поляризацию излучения кольцевого резонатора, содержащий источник излучения накачки, волоконный модуль спектрального сведения, вход накачки которого соединен с источником накачки, сигнальный вход модуля спектрального сведения соединен с волоконным изолятором, сигнальный выход модуля спектрального сведения соединен с активным волокном, которое другим концом соединено с волоконным ответвителем, выводящим излучение из резонатора, отличающийся тем, что волоконный изолятор и волоконный ответвитель соединены другими концами с входами двух управляемых внешними электронными сигналами волоконно-оптических переключателей, работающих по схеме 1×N, где N - число выходов, а к парам выходов переключателей с помощью поддерживающих поляризацию излучения оптических волокон присоединены волоконно-оптические элементы, обеспечивающие активную или пассивную или гибридную (активно-пассивную) синхронизацию мод излучения лазера или модуляцию добротности резонатора лазера.

2. Лазер по п.1, отличающийся тем, что для активной синхронизации мод излучения используется элемент, обеспечивающий синхронизацию мод излучения на частоте, превышающей межмодовый частотный интервал резонатора лазера и кратной межмодовому частотному интервалу резонатора лазера.

3. Лазер по п.1, отличающийся тем, что длина поддерживающего поляризацию излучения волокна, с помощью которого волоконно-оптические элементы, обеспечивающие активную или пассивную или гибридную (активно-пассивную) синхронизацию мод излучения лазера, подсоединяются к парам выходов волоконно-оптических переключателей, составляет от 5 м до 25 км.

4. Лазер по п.1, отличающийся тем, что в качестве элемента пассивной синхронизации мод использованы устройства на основе углеродных нанотрубок или графена или топологических изоляторов или других насыщающихся поглотителей лазерного излучения.

5. Лазер по п.1, отличающийся тем, что в качестве элемента активной синхронизации мод использовано устройство на основе акустооптического или электрооптического или поляризационного модулятора.

6. Лазер по п.1, отличающийся тем, что в качестве элемента гибридной (активно-пассивной) синхронизации мод излучения лазера использовано устройство на основе комбинации элементов для активной и пассивной синхронизации мод излучения.

7. Лазер по п.1, отличающийся тем, что в качестве элемента модуляции добротности использовано устройство на основе акустооптического, или электрооптического, или поляризационного модулятора или быстро поворачивающегося зеркала резонатора.

8. Лазер по п.1, отличающийся тем, что все элементы резонатора лазера являются цельноволоконными.

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано при разработке генераторов световых импульсов с высокой энергией излучения. Волоконный лазер для генерации световых импульсов содержит источник периодической импульсной накачки и волоконный кольцевой резонатор с суммарной нормальной дисперсией, состоящий из активного и пассивного волокон с их общей длиной более 1 км.

Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса // 2540484

Изобретение относится к лазерной технике. Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса содержит лазер накачки, последовательно установленные, образующие кольцевой резонатор и закрепленные на держатель волокна волоконные модуль ввода излучения лазера накачки в волокно, легированное редкоземельным элементом волокно, разветвитель, контроллер поляризации, волоконный поляризатор, контроллер поляризации, изолятор.

Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса // 2540064

Устройство относится к области квантовой электроники. Полностью волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса содержит лазер накачки, модуль ввода излучения лазера накачки в волокно, легированное редкоземельным элементом волокно, разветвитель, контроллеры поляризации, волоконные поляризаторы с взаимно перпендикулярными направлениями поляризации, акустооптический модулятор, установленный непосредственно на оптическое волокно между волоконными поляризаторами, частота акустооптического модулятора равна собственной частоте кольцевого волоконного резонатора.

Усиливающее оптическое волокно, а также оптический волоконный усилитель и резонатор, использующий указанный усилитель // 2506672

Изобретение относится к усиливающему оптическому волокну, оптическому волоконному усилителю и резонатору с его использованием. Усиливающее оптическое волокно содержит: сердцевину; оболочку, покрывающую сердцевину; и наружную оболочку, покрывающую оболочку.

Полностью волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса // 2486647

Изобретение относится к области квантовой электроники, в частности к волоконным импульсным лазерам со сверхкороткой длительностью импульса, работающим на длине волны около 1 мкм.

Модуль насыщающегося поглотителя на основе полимерного композита с одностенными углеродными нанотрубками (варианты) // 2485562

Способ дифференциального контроля инверсии населенности лазерной среды и устройство его реализующее // 2480875

Волоконный лазер, имеющий превосходную стойкость к отраженному свету // 2460186

Лазерная система // 2450397

Изобретение относится к лазерной технике. .

Разграничитель плавления волокна, волоконный лазер и оптическая линия передачи // 2444770

Изобретение относится к волоконно-оптическим линиям передачи. .

Волоконный лазер с нелинейным преобразованием частот излучения в высокодобротном резонаторе (варианты) // 2548388

Изобретение относится к лазерной технике. Волоконный лазер с нелинейным преобразованием частот излучения содержит источник накачки, волоконный линейный резонатор, модуль заведения излучения накачки в усиливающее волокно, спектрально-селективный отражающий элемент с одной стороны линейного резонатора, и содержащий нелинейный оптический кристалл высокодобротный резонатор с другой стороны, а также расположенный между торцом волокна и высокодобротным резонатором фокусирующий элемент. При этом одна из двух плоских рабочих поверхностей нелинейного кристалла, или оптического элемента, расположенного в высокодобротном резонаторе, перпендикулярна падающему излучению и служит выходным зеркалом линейного резонатора, между волокном и фокусирующим элементом расположен коллимирующий оптический элемент, между которыми расположен поляризатор, поверхности которого наклонены к оси резонатора на угол не менее одного градуса. Технический результат заключается в эффективной генерации нелинейно преобразованного излучения с улучшенной временной стабильностью мощности излучения. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 11 ил.

Рамановский волоконный импульсный лазер // 2548394

Рамановский волоконный импульсный лазер содержит оптически связанные источник излучения накачки, поддерживающий поляризацию излучения волоконный кольцевой резонатор, содержащий рамановское усиливающее волокно, преобразующее излучение накачки в излучение первого или более высокого стоксового компонента рамановского рассеяния. Также лазер содержит волоконный модуль спектрального сведения для введения излучения накачки в кольцевой резонатор, позволяющий ввести излучение накачки в кольцевой резонатор и пропускающий усиливаемое излучение рамановского импульсного лазера, поляризационно-зависимый ответвитель для вывода излучения из резонатора и минимум один изолятор, обеспечивающий однонаправленную генерацию излучения. В резонатор лазера введен элемент активной синхронизации мод излучения на основе амплитудного или фазового модулятора. Технический результат заключается в обеспечении возможности генерации стабильных когерентных импульсов с частотой следования более 1 МГц в широком спектральном диапазоне при использовании излучения накачки с различными длинами волн. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Цельно-волоконная лазерная система и способ автогенерации лазерных импульсов // 2548940

Изобретение относится к управляемым импульсным лазерным системам для генерации лазерного излучения на двух оптических частотах. В системе используют два вложенных один в другой волоконных лазера с пассивной модуляцией добротности при внешней накачке излучением лазерного диода, питаемым электрическим током. В качестве просветляемого поглощающего элемента используется активное волокно одного из лазеров. Управление частотой следования импульсов достигается наличием обратной оптоэлектронной связи по частоте следования импульсов и мощности излучения диода. Согласование автогенерации импульсного излучения обеспечивается за счет синхронизации частоты модуляции и мощности тока накачки с частотой следования лазерных импульсов системы. Выходное излучение усиливается оптическим усилителем мощности. Технический результат: стабилизация импульсного излучения с двумя разными оптическими частотами, повышение точности и эффективности преобразования энергии. 3 н., 17 з.п. ф-лы, 5 ил.,2 табл.

Узкополосный кольцевой волоконный лазер // 2554337

Узкополосный кольцевой волоконный лазер состоит из диода накачки, элемента Пельтье и кольцевого однонаправленного резонатора. Указанный резонатор включает активное волокно, делитель излучения, поляризационный циркулятор, волоконно-оптический изолятор и спектральный уплотнитель с линейной частью в виде насыщающего поглотителя из ненакачиваемого активного волокна и волоконной брэгговской решетки. Активное волокно выполнено с высокой концентрацией легирующей примеси, а волоконно-оптический изолятор расположен между спектральным уплотнителем и поляризационным циркулятором, установленным вместе с делителем излучения с обеспечением встречного направления излучения узкополосного кольцевого волоконного лазера и излучения накачки. Устройство позволило добиться стабильной генерации лазерного излучения. 3 ил.

Способ пассивной синхронизации мод излучения в лазере сверхкоротких импульсов с цельноволоконным оптическим резонатором // 2560750

Изобретение относится к лазерной технике. Способ пассивной синхронизации мод излучения в лазере сверхкоротких импульсов с цельноволоконным оптическим резонатором состоит в использовании эффекта нелинейной эволюции поляризации и укладки витками оптического волокна с формированием скруток и изгибов, не препятствующих распространению по оптическому волокну оптического излучения и создающих двулучепреломление и относительную фазовую задержку компонент поляризации, достаточную для запуска режима пассивной синхронизации мод за счет эффекта нелинейной эволюции поляризации. Технический результат заключается в обеспечении возможности эффективного преобразования энергии оптической накачки в энергию генерируемых импульсов, при использовании надежной конструкции лазера, не требующей технического обслуживания в процессе эксплуатации и транспортировки. 1 ил.

Волоконный импульсный линейный лазер с пассивной синхронизацией мод излучения (варианты) // 2564517

Изобретение относится к лазерной технике. Волоконный импульсный линейный лазер с пассивной синхронизацией мод излучения содержит оптически связанные источник излучения накачки, поддерживающий поляризацию излучения волоконный линейный резонатор, содержащий последовательно расположенные спектрально-селективный отражающий элемент, коллиматор, торец волокна, не отражающий излучение лазера назад в это волокно, усиливающее волокно, минимум один волоконный модуль спектрального сведения для введения излучения накачки в резонатор, минимум один поляризационно-зависимый ответвитель для вывода излучения из резонатора, торец волокна, не отражающий излучение лазера назад в это волокно, коллиматор, фокусирующий излучение оптический элемент, зеркало резонатора. Зеркало резонатора расположено на плоской поверхности прозрачного для излучения лазера оптического элемента с керровской нелинейностью и толщиной более 0,5 мм, вторая плоская поверхность которого расположена между зеркалом и фокусирующим излучение оптическим элементом и имеет угол наклона более одного градуса к оси резонатора лазера. Технический результат заключается в обеспечении возможности генерации короткоимпульсного излучения в широком спектральном диапазоне без ограничений срока работы лазера. 3 н. и 32 з.п. ф-лы, 7 ил.

Волоконный импульсный кольцевой лазер с пассивной синхронизацией мод излучения (варианты) // 2564519

Изобретение относится к лазерной технике. Волоконный импульсный кольцевой лазер с пассивной синхронизацией мод излучения содержит оптически связанные источник излучения накачки, волоконный кольцевой резонатор, содержащий усиливающее волокно, волоконный модуль спектрального сведения, поляризационно-зависимый ответвитель, поляризационно-зависимый изолятор, первый и второй торцы волокна, не отражающие излучение лазера назад в волокно. Между торцами волокна расположены первый и второй коллиматоры. Все волоконные элементы резонатора являются поддерживающими поляризацию излучения. Между коллиматорами расположены два фокусирующих излучение оптических элемента, между которыми в перетяжке пучка лазерного излучения расположен оптический элемент с керровской нелинейностью, толщиной более 0,5 мм с проходными для излучения лазера поверхностями, имеющими угол наклона к оси резонатора лазера не менее одного градуса. Технический результат заключается в обеспечении возможности генерации короткоимпульсного излучения с малым уровнем шумов в широком спектральном диапазоне. 3 н. и 31 з.п. ф-лы, 5 ил.

Высокомощный волоконный источник накачки с высокоярким малошумящим выходным излучением в диапазоне длин волн 974-1030 нм // 2591586

Высокомощный сверхъяркий малошумящий источник накачки содержит затравочный источник, который генерирует малошумящий световой сигнал, множество высокомощных полупроводниковых лазерных диодов, объединенных для испускания излучения вспомогательной накачки, и легированный Yb мультимодовый волоконный преобразователь длин волн излучения вспомогательной накачки. При этом излучение накачки имеет уровень шумов, идентичный уровню шумов малошумящего светового сигнала, яркость равна n×В, где n - число высокомощных полупроводниковых лазерных диодов, а B - яркость каждого высокомощного лазерного диода, выходная мощность (Ро), по существу равную nPd, где Pd - мощность каждого высокомощного лазерного диода, а n - их число. Технический результат заключается в устранении нелинейных эффектов, которые ограничивают усиление и качество луча. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

Синхронно-накачиваемый рамановский полностью волоконный импульсный лазер на основе кварцевого оптоволокна, легированного оксидом фосфора // 2602490

Изобретение относится к лазерной технике. Синхронно-накачиваемый рамановский полностью волоконный импульсный лазер на основе кварцевого оптоволокна, легированного оксидом фосфора, содержит линейный резонатор, образованный двумя брэгговскими решетками, одна брэгговская решетка резонатора полностью отражает излучение первого стоксового компонента рамановского рассеяния оксида фосфора, а другая решетка отражает его частично для вывода излучения из резонатора. В качестве активной среды используется отрезок кварцевого оптоволокна, легированного оксидом фосфора. Источником излучения накачки служит импульсный источник с длительностью импульсов излучения от 100 до 240 пикосекунд, при этом длина оптоволокна составляет величину в диапазоне 1-100 м. Технический результат заключается в получении импульсов излучения лазера на первой стоксовой компоненте оксида фосфора с длительностью менее 300 пикосекунд. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Твердотельный активный элемент // 2603437

Твердотельный активный элемент состоит из лазерных пластин, расположенных последовательно в один ряд или несколько параллельных рядов. Каждая пластина содержит два неактивных слоя, которые примыкают к продольным узким граням, и активный слой, встроенный с оптическим контактом между неактивными слоями. В каждом ряду продольные оси активных слоев совмещены и образуют оптическую ось ряда. Ряды расположены с одинаковым шагом в вертикальном и горизонтальном направлениях. Широкие грани четных пластин во всех рядах расположены горизонтально, а широкие грани альтернативных пластин расположены вертикально. Технический результат состоит в уменьшении влияния вредных термооптических эффектов, в эффективном рассеянии и поглощении ненужных излучений и в расширении пределов масштабирования мощности компактных лазеров и оптических усилителей путем изменения числа пластин, устанавливаемых последовательно и параллельно в оптическом тракте лазерного устройства, в том числе суперлюминесцентных лазеров и однопроходных лазеров на активных средах с самоограниченными переходами. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.