ВОЛОКОННЫЙ КОЛЬЦЕВОЙ ГЕНЕРАТОР С ПАССИВНОЙ СИНХРОНИЗАЦИЕЙ МОД

1. Волоконный генератор импульсов для испускания серии импульсов, каждый из которых характеризуется требуемой шириной спектра, продолжительностью и энергией, содержащий множество волоконных групп, соединенных друг с другом с образованием кольцевого резонатора, который направляет сигнал в одном направлении, причем каждая волоконная группа содержит:
волоконный усилитель для увеличения интенсивности сигнала до требуемого значения;
оптическое волокно, принимающее сигнал с требуемой интенсивностью, достаточной для увеличения ширины спектра сигнала до требуемого значения на выходе из оптического волокна; и
спектральный фильтр, соединенный с выходом оптического волокна и характеризующийся наличием полосы пропускания, причем полосы пропускания соответствующих оптических фильтров волоконных групп центрированы на соответствующих частотных компонентах, спектрально удаленных друг от друга, для обеспечения последовательного наложения сигнала на полосы пропускания соответствующих фильтров;
по меньшей мере одну волоконную группу, содержащую выходной ответвитель, напрямую соединенный с выходом оптического волокна и выполненный с возможностью направлять импульсы с требуемой шириной спектра, продолжительностью и энергией за пределы кольцевого резонатора.
2. Волоконный генератор импульсов по п. 1, дополнительно содержащий:
множество генераторов накачки, каждый из которых запускает непрерывную волну излучения, входящего в волоконный усилитель, и длина волны которого отличается от длины волны импульсов; и
множество источников затравки, каждый из которых испускает соответствующие эталонные импульсы для инициирования сигнала до включения генераторов накачки, причем после включения генераторов накачки происходит отключение источников затравки, эталонные импульсы проходят по кольцевому резонатору с частотой повторений, отличающейся от частоты повторений импульсов сигнала, и после входа в волоконный усилитель снижают хранящуюся накопленную энергию до уровня энергии, недостаточного для выработки импульсов с модулированной добротностью в кольцевом резонаторе.
3. Волоконный генератор импульсов по п. 2, в котором центральные частоты соответствующих оптических фильтров спектрально не накладываются друг на друга и блокируют прохождение непрерывной волны излучения (CW) через кольцевой резонатор или накладываются друг на друга таким образом, что пропускают менее 0,1% от непрерывной волны излучения.
4. Волоконный генератор импульсов по п. 1, дополнительно содержащий множество генераторов накачки, каждый из которых выполнен с возможностью:
изначально испускать предварительный импульс, достаточный для инициирования шумов в требуемой области спектра, который содержит по меньшей мере один питч, проходящий через волоконные усилители, волокна и фильтры соответствующих двух волоконных групп, для изменения питча в сигнал с требуемой шириной спектра и интенсивностью; и
после этого испускание непрерывной волны излучения;
центральные частоты соответствующих оптических фильтров спектрально удалены друг от друга, так что полосы пропускания соответствующих оптических фильтров накладываются друг на друга, причем область спектра между наложенными полосами пропускания образована с возможностью обеспечения циркуляции неотфильтрованной части непрерывной волны излучения вдоль кольцевого резонатора, достаточной для уменьшения накопленной энергии в волоконных усилителях до уровня, недостаточного для выработки импульсов с модулированной добротностью, причем фильтры выполнены с соответствующими амплитудами пропускной способности, равными друг другу или отличными друг от друга.
5. Волоконный генератор импульсов по п. 4, в котором центральные частоты соответствующих оптических фильтров находятся на расстоянии друг от друга, так что полосы пропускания соответствующих фильтров накладываются друг на друга, образуя между ними область спектра, способную пропускать менее 10% максимальной пропускной способности одного из фильтров, характеризующихся наивысшей пропускной способностью.
6. Волоконный генератор импульсов по п. 5, в котором образованная наложением зона способна пропускать самое большее 0,1% от максимальной пропускной способности другого фильтра, характеризующегося наименьшей пропускной способностью.
7. Волоконный генератор импульсов по п. 4, в котором продолжительность предварительного импульса может меняться от доли миллисекунды до нескольких миллисекунд, а мощность больше мощности сигнала непрерывной накачки.
8. Волоконный генератор импульсов по п. 1, в котором волоконные группы могут иметь нормальную чистую дисперсию или чистую аномальную дисперсию, причем во время прохождения через волоконные группы спектрально расширенный импульс сигнала растягивается по времени.
9. Волоконный генератор импульсов по п. 1, в котором волоконные группы, образующие кольцевой резонатор, могут иметь чистую нулевую дисперсию.
10. Волоконный генератор импульсов по п. 1, в котором спектрально расширенный импульс сигнала представляет собой линейно чирпированный импульс.
11. Волоконный генератор импульсов по п. 1, дополнительно содержащий дополнительный выходной ответвитель, соединенный с выходом другого оптического волокна, причем импульс с требуемой шириной спектра, интенсивностью и энергией выходит из кольцевого резонатора после совершения каждой половины двустороннего прохода.
12. Волоконный генератор импульсов по п. 1, в котором полосы пропускания соответствующих спектральных фильтров характеризуются наличием соответствующих идентичных полос пропускания, или идентичных амплитуд пропускной способности, или идентичных полос пропускания и амплитуд пропускной способности.
13. Волоконный генератор импульсов по п. 1, в котором полосы пропускания соответствующих спектральных фильтров характеризуются наличием разных полос пропускания, причем одна из них самое большее в пять раз больше другой.
14. Волоконный генератор импульсов по п. 1, в котором каждая волоконная группа выполнена в поляризационно-стабилизированном (РМ) формате или не в поляризационно-стабилизированном (РМ) формате.
15. Волоконный генератор импульсов по п. 7, в котором последовательно запущенные эталонные импульсы характеризуются наличием постепенно уменьшающихся амплитуд или равномерных амплитуд для обеспечения снижения энергии, накопленной в волоконных усилителях, до уровня, недостаточного для выработки импульсов с модулированной добротностью в кольцевом резонаторе.
16. Волоконный генератор импульсов по п. 1, в котором каждый волоконный усилитель содержит многомодовую сердцевину с противоположными конечными областями относительно небольшого равномерного диаметра и центральную равномерно выполненную область, диаметр которой превышает диаметр конечных областей, причем многомодовая сердцевина выполнена с возможностью выдерживать только основную моду на рабочей длине волны импульсов сигнала.
17. Генератор импульсов по п. 1, в котором каждый волоконный усилитель содержит активное волокно с одной поперечной модой.
18. Волоконный генератор импульсов по п. 16 или 17, дополнительно содержащий пассивные волокна с одной поперечной модой, соединенные с соответствующими противоположными концами каждого усилителя.
19. Волоконный генератор импульсов по п. 1, дополнительно содержащий по меньшей мере один изолятор, соединенный между двумя волоконными группами.
20. Волоконный генератор импульсов по п. 5 или 7, дополнительно содержащий входные ответвители, направляющие выходные пучки накачки и источников затравки в кольцевой резонатор.
21. Волоконный генератор импульсов по п. 5 или 7, в котором генераторы накачки выполнены с возможностью боковой накачки или торцевой накачки соответствующих усилителей.
22. Волоконный генератор импульсов по п. 1, в котором полосы пропускания соответствующих фильтров находятся на меньшей или большей ширине спектра импульса, чем требуется.
23. Волоконный лазер с кольцевым резонатором для создания и вывода сверхбыстрых импульсов, содержащий
множество волоконных групп, соединенных друг с другом с образованием кольцевого резонатора, причем каждая волоконная группа содержит волоконный усилитель, компонент чирпирования импульса и оптический фильтр, соединенный с выходом компонента чирпирования импульса и характеризующийся наличием полосы пропускания; и
выходной ответвитель, непосредственно соединенный с выходом компонента чирпирования для направления импульсов за пределы кольцевого резонатора, причем полосы пропускания соответствующих оптических фильтров волоконных групп центрированы на соответствующих частотных компонентах, спектрально удаленных друг от друга.
24. Волоконный лазер с кольцевым резонатором по п. 23, в котором компонент чирпирования импульса представляет собой отрезок оптического волокна.
25. Способ генерирования серии сверхкоротких импульсов в волоконном лазере с кольцевым резонатором, предусматривающий:
последовательное пропускание сигнала через спектральные фильтры для пропускания коротких и длинных волн, центрированные на соответствующих удаленных друг от друга центральных длинах волн, за счет чего происходит пропускание соответствующих подобластей коротких волн и длинных волн в области спектра сигнала, и
выведение сверхкороткого импульса из кольцевого резонатора по меньшей мере после совершения каждого двустороннего прохода сигнала.
26. Способ по п. 25, дополнительно предусматривающий:
усиление сигнала перед каждой фильтрацией до требуемой пиковой интенсивности; и
увеличение ширины усиленного сигнала по спектру в волоконном компоненте чирпирования перед фильтрацией.
27. Способ по п. 26, в котором фильтры коротких и длинных волн характеризуются наличием соответствующих центральных длин волн, расположенных на расстоянии друг от друга, так что полосы пропускания соответствующих фильтров не накладываются друг на друга.
28. Способ по п. 26, в котором фильтры коротких и длинных волн характеризуются наличием соответствующих центральных длин волн, расположенных на расстоянии друг от друга, так что полосы пропускания соответствующих фильтров накладываются друг на друга.
29. Способ по п. 27, дополнительно предусматривающий:
инжекцию одного или нескольких эталонных импульсов в кольцевой резонатор в течение первого периода времени; и
инициирование непрерывной волны излучения, содержащей компонент непрерывной волны излучения и компонент питча внутри кольцевого резонатора, в течение первого периода времени;
превращение компонента питча в сигнал; и
прекращение инжекции эталонных импульсов во время превращения компонента питча.
30. Способ по п. 28, дополнительно предусматривающий:
инжекцию предварительного импульса накачки в кольцевой резонатор в течение периода времени; и
после этого ввод непрерывной волны излучения в кольцевой резонатор.