УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСИЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛА

1. Устройство для усиления оптического сигнала, состоящее из одного или более источников накачки и замкнутого объема, в который введен один или более отрезков усиливающего оптического волокна, вход и выход которых выведены за пределы замкнутого объема, отличающееся тем, что замкнутый объем, имеющий, например, торообразную форму, снабжен одним или более окнами для входа и выхода отрезков усиливающего оптического волокна и имеет одно или более окон для ввода излучения накачки и обеспечивает условия полного внутреннего отражения оптического излучения от источника накачки, так что излучение накачки неоднократно проходит через замкнутый объем, пересекая усиливающее оптическое волокно.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что замкнутый объем имеет стенку, изготовленную из стекла, кварца или другого материала, прозрачного для оптического излучения накачки.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что замкнутый объем имеет стенку, изготовленную из материала, прозрачного для излучения накачки, причем внешняя поверхность стенки покрыта оболочкой, обеспечивающей полное внутреннее отражение излучения накачки.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средняя часть одного или более отрезков усиливающего оптического волокна, размещенная в замкнутом объеме, состоит из сердцевины и оболочки, показатели преломления которых обеспечивают распространение излучения оптического сигнала в сердцевине усиливающего волокна за счет эффекта полного внутреннего отражения на границе сердцевины с оболочкой.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пространство между усиливающим оптическим волокном и внутренней поверхностью стенки замкнутого объема равномерно заполнено материалом заполнения, прозрачным для оптического излучения накачки, который может быть в жидком, гелеобразном или другом состоянии.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что абсолютное значение разности показателей преломления стенки замкнутого объема и материала заполнения не превосходит величину, обеспечивающую превышение коэффициента усиления оптического сигнала над коэффициентом его затухания в устройстве, а также превышение возможностей теплоотвода из устройства над суммарной мощностью потерь оптического излучения накачки и оптического сигнала в устройстве.
7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что средняя часть усиливающего оптического волокна, размещенная в замкнутом объеме, имеет однородный показатель преломления по поперечному сечению, превышающий показатель преломления материала заполнения.
8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что показатели преломления материалов удовлетворяют следующему условию:
7min
3
12
n>n>n,
3
7min
12
где n - показатель преломления материала заполнения, n- наименьший по поперечному сечению показатель преломления среднего участка отрезка усиливающего волокна, n - показатель преломления внешней среды, окружающей замкнутый объем.
1
3
7min
9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что стенка замкнутого объема покрыта снаружи оболочкой с показателем преломления n, показатель преломления материала заполнения равен n, а наименьший по поперечному сечению показатель преломления среднего участка отрезка усиливающего волокна равен n, причем
7min
3
1
n>n>n,
10. Устройство по п.5, отличающееся тем, что показатели преломления материалов удовлетворяют следующему условию:
7min
3
2
n>n>n,
2
3
7min
где n - показатель преломления стенки замкнутого объема, n - показатель преломления материала заполнения, n - наименьший по поперечному сечению показатель преломления среднего участка отрезка усиливающего волокна.
11. Устройство по п.5, отличающееся тем, что замкнутый объем выполнен в форме тора, стенка которого покрыта снаружи оболочкой, причем радиусы тора удовлетворяют соотношению
1
3
r/R>n/n,
где r - малый (внутренний) радиус тора, R - большой (внешний) радиус тора,
1
3
n - показатель преломления оболочки стенки тора, n - показатель преломления материала заполнения.
12. Устройство по п.5, отличающееся тем, что замкнутый объем выполнен в форме тора, радиусы которого удовлетворяют соотношению
12
3
r/R>n/n,
3
12
где r - малый (внутренний) радиус тора, R - большой (внешний) радиус тора, n - показатель преломления материала заполнения, n - показатель преломления внешней среды, окружающей замкнутый объем.
13. Устройство по п.5, отличающееся тем, что замкнутый объем выполнен в форме тора, радиусы которого удовлетворяют соотношению
2
3
r/R>n/n,
2
3
где r - малый (внутренний) радиус тора, R - большой (внешний) радиус тора, n - показатель преломления стенки тора, n- показатель преломления материала заполнения.
14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на одно или более окон для ввода оптического излучения накачки нанесено просветляющее оптическое покрытие.
15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что окна в стенке замкнутого объема для входа и выхода отрезков усиливающего оптического волокна имеют светоотражающее покрытие.
16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что одно или более окон для ввода оптического излучения накачки выполнены в виде бороздок на внешней поверхности стенки замкнутого объема, причем бороздки имеют как минимум две боковые стенки, как минимум одна из них шлифована, оптическое излучение накачки вводится через шлифованные боковые стенки бороздки, размеры которых достаточны для введения оптического пучка лучей накачки под углом Брюстера, а угол, который образуют шлифованные боковые стенки бороздки с внешней поверхностью стенки замкнутого объема, позволяет введенному в замкнутый объем оптическому излучению накачки распространяться, испытывая полное внутреннее отражение на стенке замкнутого объема.
17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что одно или более окон для ввода излучения накачки выполнены в виде герметизируемых отверстий в стенке замкнутого объема, через которые внутрь замкнутого объема дополнительно введены отрезки оптического волокна накачки, по которым излучение накачки вводится внутрь замкнутого объема, при этом по крайней мере часть длины каждого отрезка волокна накачки, расположенной внутри замкнутого объема, лишена оболочки, так что излучение накачки выходит из волокна накачки через его боковую поверхность в замкнутый объем, причем числовая апертура волокна накачки обеспечивает выход излучения накачки в замкнутый объем в диапазоне углов, для которых выполняются условия полного внутреннего отражения, а показатель преломления волокна накачки не превосходит показатель преломления материала заполнения.
18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что одно или более окон для ввода излучения накачки объединено с одним или более окнами для входа и выхода отрезков усиливающего оптического волокна.
19. Устройство по п.1, отличающееся тем, что имеет одно или более окон для ввода излучения накачки в замкнутый объем в двух противоположных направлениях
20. Устройство по п.1, отличающееся тем, что замкнутый объем дополнительно снабжен вводом и выводом для прокачки материала заполнения.
21. Устройство по п.1, отличающееся тем, что как минимум один из отрезков усиливающего оптического волокна служит в качестве усиливающей среды для получения лазерной генерации.
22. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит два или более отрезков усиливающего оптического волокна, как минимум один из которых служит в качестве усиливающей среды для получения лазерной генерации, а еще как минимум один - для усиления генерируемого лазерного излучения.
23. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для механической фиксации устройства могут быть использованы места присоединения окон для ввода оптического излучения накачки к стенке замкнутого объема, места герметизации окон в стенке замкнутого объема для входа и выхода отрезков усиливающего оптического волокна, ввод и вывод для прокачки материала заполнения.
24. Устройство по п.1, отличающееся тем, что один или более отрезков усиливающего волокна образуют внутри замкнутого объема один или несколько витков.
25. Устройство по п.1, отличающееся тем, что замкнутый объем выполнен в виде спиралеобразной трубки, начало и конец которой соединены.