ВОЛОКОННЫЙ ЛАЗЕР С ИЗМЕНЯЕМОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ ИМПУЛЬСОВ

Полезная модель относится к лазерам - приборам для генерации с использованием стимулирующего излучения когерентных электромагнитных волн.
Из существующего уровня техники известен волоконный лазер, длительность импульсов генерации которого может изменяться от 78 наносекунд до 23 микросекунд (N.K.Chen, Z.Z.Feng, S.K.Liaw. All-fiber pulsewidth tunable actively Q-switched erbium fiber laser using abrupt-tapered Mach-Zehnder block filter. Laser Physics Letters, v.7, N5, pp.363-366 (2010)). Вариации длительности импульсов достигаются перестройкой внутрирезонаторного интерферометра Фабри-Перо в присутствии в резонаторе лазера фильтра Маха-Цендера при реализации режима модуляции добротности резонатора лазера.
Недостатками данного технического решения является то, что вариации длительности импульсов возможны только в диапазоне относительно большой длительности импульсов - от десятков наносекунд до десятков микросекунд. Кроме того, это техническое решение базируется на применении относительно сложных внутрирезонаторных элементов - перестраиваемого интерферометра Фабри-Перо и фильтра Маха-Цендера.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является волоконный лазер с пассивной синхронизацией мод излучения в сверхдлинном резонаторе, генерирующий наносекундные импульсы (S.Kobtsev, S.Kukarin, S.Smirnov, A.Latkin, S.Turitsyn. High-energy all-fiber all-positive-dispersion mode-locked ring Yb laser with 8 km optical cavity length. CLEO / Europe-EQEC 2009, 14-19 June 2009, Munich, Germany, CJ8.4. http://www.nsu.ru/srd/lls/pdfs/High_energy_8_km_mode_locked_fiber_laser.pdf). Волоконный лазер с пассивной синхронизацией мод излучения состоит из кольцевого резонатора длиной 8 км с суммарной нормальной дисперсией, включающего активное волокно с двойной оболочкой, накачка которого осуществляется через волоконный модуль спектрального сведения, первого контроллера поляризации излучения, волоконного ответвителя с поддержкой поляризации для вывода поляризованного излучения из резонатора лазера, второго контроллера поляризации излучения и поляризационно независимого оптического изолятора. Для синхронизации мод лазера используется эффект нелинейной эволюции поляризации излучения в оптоволокне резонатора, запуск режима синхронизации мод излучения осуществляется настройкой обоих контроллеров поляризации. В зависимости от настройки контроллеров поляризации длительность импульсов в таком лазере может изменяется в небольших пределах - от единиц до десятка наносекунд.
Недостатком данного технического решения является то, что длительность импульсов в таком лазере может изменяется в небольших пределах - от единиц до десятка наносекунд. Изменение длительности импульсов в этом относительно небольшом диапазоне может производиться настройкой контроллеров поляризации излучения, расположенных в резонаторе лазера.
Задачей полезной модели является создание волоконного лазера с изменяемой длительностью относительно коротких (пико- и наносекундных) импульсов в существенно более широком диапазоне.
Поставленная задача решается за счет того, что в волоконном лазере, содержащем источник накачки и волоконный кольцевой резонатор с суммарной нормальной дисперсией, состоящий из волоконного модуля спектрального сведения, вход накачки которого соединен с источником накачки, сигнальный вход модуля соединен с активным волокном с двойной оболочкой, а сигнальный выход модуля соединен с первым контроллером поляризации, поляризационно независимого оптического изолятора, соединенного с активным волокном, волоконного ответвителя с поддержкой поляризации для вывода поляризованного излучения лазера из резонатора, соединенного одним концом с первым контроллером поляризации, а другим концом со вторым контроллером поляризации, оба контроллера обеспечивают режим пассивной синхронизации мод за счет использования эффекта нелинейной эволюции поляризации излучения, между вторым контроллером поляризации и поляризационно независимым оптическим изолятором резонатор имеет 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.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность вариаций длительности импульсов излучения лазера при вариациях длины отрезка подсоединяемого оптоволокна.
Сущность полезной модели поясняется фиг.1, на которой схематически изображен волоконный лазер с изменяемой длительностью импульсов.
Волоконный лазер с изменяемой длительностью импульсов состоит из кольцевого резонатора с суммарной нормальной дисперсией, включающего активное волокно с двойной оболочкой 1, накачка которого осуществляется через волоконный модуль спектрального сведения 2 источником излучения накачки 3, первого контроллера поляризации излучения 4, волоконного ответвителя с поддержкой поляризации 5 для вывода поляризованного излучения 6 из резонатора лазера, второго контроллера поляризации излучения 7, поляризационно независимого оптического изолятора 8, волоконных разъемов 9 и 11 и ответных к ним волоконных разъемов 10 и 12, соединенных с отрезком оптоволокна 13.
Устройство работает следующим образом.
Излучение накачки, генерируемое источником 3 оптического излучения накачки, через волоконный модуль спектрального сведения 2 попадает во внутреннюю оболочку активного волокна с двойной оболочкой 1 и в центральную светопроводящую жилу активного волокна, переводя активную среду лазера в активное состояние; генерация лазера осуществляется в кольцевом резонаторе, однонаправленный режим генерации обеспечивается поляризационно независимым оптическим изолятором 8; вывод поляризованного излучения 6 из резонатора производится волоконным ответвителем 5 с поддержкой поляризации излучения; общая длина резонатора лазера с суммарной нормальной дисперсией может изменяться за счет присоединения к резонатору отрезка оптоволокна 13 через пары волоконных разъемов 9-10 и 11-12; с помощью настройки контроллеров поляризации 4 и 7 достигается режим пассивной синхронизации мод излучения в резонаторе, обеспечивающий генерацию импульсов излучения, длительность которых зависит от длины присоединяемого отрезка оптоволокна 13. При малых длинах присоединяемого отрезка волокна (<1 м) длительность импульсов составляет менее 1 пикосекунды, при больших длинах (>1 км) длительность импульсов превышает 1 не. При длинах отрезка присоединяемого оптоволокна в диапазоне 1 м-1 км длительность импульсов генерируемого излучения лежит в диапазоне ~1 пс-1 нc.