ВОЛОКОННЫЙ ГЕНЕРАТОР ШИРОКОПОЛОСНОГО КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к источникам лазерного излучения с генерацией второй гармоники и промышленно применима в технологических и медицинских приложениях.
Из существующего уровня техники известен генератор широкополосного когерентного излучения на основе нелинейного уширения спектра лазера с синхронизацией мод излучения в микроструктурированном световоде (J.K. Ranka, R.S. Windeler, A.J.Stentz, "Visible continuum generation in air-silica microstructure optical fibers with anomalous dispersion at 800 nm," Opt. Lett. 25,25-27 (2000)).
Недостатком этого генератора является относительно высокая стоимость микроструктурированного световода и проблема его соединения со стандартным оптическим волокном.
Также из существующего уровня техники известен генератор широкополосного когерентного излучения на основе нелинейного уширения спектра лазера с синхронизацией мод излучения в биконическом световоде с воздушной оболочкой (T.A. Birks, W.J. Wadsworth, P.S
Недостатком этого генератора является относительно высокая стоимость биконического световода с воздушной оболочкой и сложность его эксплуатации.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является волоконный генератор широкополосного когерентного излучения, содержащий волоконный лазер с синхронизацией мод за счет нелинейной эволюции поляризации излучения и стандартный пассивный световод длиной 80 м, один конец которого соединен с выходным концом волоконного лазера, включающего волоконный задающий генератор и волоконный усилитель (S.M. Kobtsev, S.V. Kukarin. All-fiber Raman supercontinuum generator. Laser Physics, 20 (2), 372-374 (2010)). Выходное излучение волоконного лазера, представляющее собой регулярную последовательность фемтосекундных кластеров (S. Kobtsev, S. Kukarin, S. Smirnov, S. Turitsyn, and A. Latkin, "Generation of double-scale femto/pico-second optical lumps in mode-locked fiber lasers," Opt. Express 17, 20707-20713 (2009); B. Nie, G. Parker, V.V. Lozovoy, M. Dantus, "Energy scaling of Yb fiber oscillator producing clusters of femtosecond pulses," Opt. Eng. 53 (5), 051505 (2014)), спектрально уширяется в длинном пассивном волокне за счет многокаскадного вынужденного комбинационного рассеяния, образуя в результате сплошной спектр излучения шириной несколько сотен нанометров.
Недостатком данного технического решения является отсутствие контроля за режимом генерации волоконного лазера с синхронизацией мод за счет нелинейной эволюции поляризации излучения, который может в зависимости от настройки внутрирезонаторных контроллеров поляризации излучения генерировать в разных режимах разные типы импульсов, отличающиеся эффективностью нелинейного преобразования (S. Smirnov, S. Kobtsev, S. Kukarin, and A. Ivanenko, "Three key regimes of single pulse generation per round trip of all-normal-dispersion fiber lasers mode-locked with nonlinear polarization rotation," Optics Express, 20 (24), 27447-27453 (2012)). Соответственно в таком лазере, режим генерации которого является неконтролируемым, могут реализовываться режимы генерации с меньшей эффективностью нелинейного преобразования излучения импульсов.
Задачей полезной модели является создание волоконного генератора широкополосного когерентного излучения с относительно высокой эффективостью нелинейного уширения спектра излучения в стандартном пассивном относительно недорогом световоде.
Поставленная задача решается за счет того, что в волоконный генератор широкополосного когерентного излучения, содержащий волоконный лазер с синхронизацией мод за счет нелинейной эволюции поляризации излучения и стандартный и пассивный световод длиной более 50 м (например, SMF-28 или другой, соответствующий стандарту ITU-T G.652.D или аналогичному стандарту), введен оптически связанный с выходным излучением лазера с помощью волоконного ответвителя, к которому присоединен пассивный световод, и коллиматора оптический сканирующий автокоррелятор, позволяющий анализируя форму автокорреляционной функции выходных импульсов лазера поддерживать генерацию лазера в режиме излучения регулярной последовательности фемтосекундных кластеров.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является относительно высокая эффективость нелинейного уширения спектра излучения в стандартном пассивном световоде, применяемом, например, в оптических телекоммуникациях.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1, на которой схематически изображен волоконный генератор широкополосного когерентного излучения.
Волоконный генератор широкополосного когерентного излучения состоит из волоконного лазера 1 с синхронизацией мод за счет нелинейной эволюции поляризации
Волоконный генератор широкополосного когерентного излучения состоит из волоконного лазера 1 с синхронизацией мод за счет нелинейной эволюции поляризации излучения, к выходному концу которого присоединен через место присоединения 2 пассивный световод 3 длиной более 50 м, а также из волоконного ответвителя 4, отводящего часть выходного излучения лазера через коллиматор 5 на оптический сканирующий автокоррелятор 6, позволяющий анализируя форму автокорреляционной функции 7 выходных импульсов лазера поддерживать генерацию лазера в режиме излучения регулярной последовательности фемтосекундных кластеров. Стрелками показано направление распространения излучения.
Устройство работает следующим образом.
Режим синхронизации мод волоконного лазера 1 за счет нелинейной эволюции поляризации излучения реализуется с помощью настройки поляризации излучения лазера с помощью настраиваемых внутрирезонаторных контроллеров поляризации излучения такого лазера. При настройке внутрирезонаторных контроллеров поляризации излучения могут возникать различные режимы синхронизации мод (S. Smirnov, S. Kobtsev, S. Kukarin, and A. Ivanenko, "Three key regimes of single pulse generation per round trip of all-normal-dispersion fiber lasers mode-locked with nonlinear polarization rotation," Optics Express, 20 (24), 27447-27453 (2012)), в числе которых имеется режим генерации фемтосекундных кластеров (S. Kobtsev, S.K ukarin, S. Smirnov, S. Turitsyn, and A. Latkin, "Generation of double-scale femto/pico-second optical lumps in mode-locked fiber lasers," Opt. Express 17, 20707-20713 (2009); B. Nie, G. Parker, V.V. Lozovoy, and M.Dantus, "Energy scaling of Yb fiber oscillator producing clusters of femtosecond pulses," Opt. Eng. 53 (5), 051505 (2014)), отличающийся повышенной эффективностью нелинейного уширения спектра излучения при многокаскадном вынужденном комбинационном рассеянии в длинном пассивном световоде (S. Kobtsev, S. Kukarin, S. Smirnov, I. Ankudinov, "Cascaded SRS of single- and double-scale fiber laser pulses in long extra-cavity fiber," Optics Express, 22 (17), 20770-20775 (2014)). Для реализации этого режима необходимо в режиме настройки режима синхронизации лазера анализировать форму автокорреляционной функции 7 выходных импульсов лазера с помощью оптического сканирующего автокоррелятора 6, в качестве которого может быть использован коммерчески доступный автокоррелятор pulseCheck (производства компании A.P.E) или Long Scan (Newport) или AA-20DD (Авеста-Проект) и другие. Если форма автокорреляционная функция имеет специфическую двухмасштабную форму, то такой режим синхронизации соответствует генерации регулярной последовательности фемтосекундных кластеров, отличающихся относительно высокой эффективностью нелинейного уширения спектра излучения при многокаскадном вынужденном комбинационном рассеянии в относительно длинном стандартном пассивном световоде. Эффективность нелинейного уширения спектра излучения фемтосекундный кластеров при многокаскадном вынужденном комбинационном рассеянии в длинном пассивном световоде превышает эффективность нелинейного уширения спектра излучения традиционных импульсов с огибающей той же длительности на 30-50%. Излучение фемтосекундных кластеров попадает в стандартный пассивный световод 3 длиной более 50 м, достаточной для существенного уширения спектра излучения, через место соединения 2 выходного конца волоконного лазера 1 с концом пассивного световода 3.