Исследование уширения спектра генерации волоконных лазеров с модуляцией добротности резонатора

• Автор: Кузнецов, Алексей Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Содержание

Список обозначений и сокращений

Введение
Глава I. Принципы волоконных (3-$м>исйес1 лазеров и возможности управления их спектром

§1 Компоненты И схемы ВОЛОКОННЫХ 0-8ТІЇСІ1Є(1 лазеров

§2 Волоконные брэгговские решётки как селектор частоты лазеров

§3 Механизмы уширения спектра генерации волоконных лазеров

Выводы

Глава II. Спектр генерации мощного иттербиевого ИК

О-ъугйскей лазера

§4 Задающий лазер

§5 Усилитель мощности
§6 Модель уширения спектра и ее сравнение с экспериментом
Выводы
Глава III. Применения мощного иттербиевого ИК ()-ьшісіаей лазера с управляемым спектром
§7 Обработка материалов
§8 Удвоение и утроение частоты генерации
Выводы
Глава IV. Полностью волоконный эрбиевый (і-вїісйей лазер с узким спектром и его применение в сенсорной системе
§9 Схема полностью волоконного лазера для сенсорных применений
§10 Рефлектометрия комбинационного рассеяния с помощью Q-switched лазера. Спектральная фильтрация с помощью WDM и ВБР
Выводы
Заключение
Список литературы
Список обозначений и сокращений
ар - ненасыщенный коэффициент поглощения излучения накачки
а5 - ненасыщенный коэффициент поглощения сигнала на длине волны
лазерной генерации
р> - дисперсионный коэффициент
Ус - коэффициент керровской нелинейности
у5;р - частоты сигнала и накачки соответственно
Г5-р - интеграл перекрытия области, легированной активными ионами, и
направляемой модой в поперечном сечении волокна на длине волны
лазерной генерации и накачки соответственно
(Дсо)ш5 - среднеквадратичная ширина выходного спектра
3 - внутрирезонаторные потери
Зщ - нелинейные потери
е - относительная деформация
фт — нелинейный набег фазы
Q - отстройка частоты
0 - расходимость пучка
А— период волоконной брэгговской решетки
т - время жизни верхнего уровня
Аед— эффективная площадь моды
а - радиус сердцевины световода
Б - диаметр пучка
- фокусное расстояние линзы
g - ненасыщенный коэффициент усиления (на единицу длины)
С - интегральный коэффициент усиления Н - постоянная Планка
/ - мощность излучения на длине волны лазерной генерации
/,„ - спектр излучения лазерной генерации
Ье- эффективная длина волоконного резонатора
(Брэгговская дифракция). Поэтому, когда звуковое поле присутствует, пучок отражается, в то время как в отсутствие звуковой волны луч проходит через среду. В качестве генератора звуковой волны обычно используется тонкая подложка ниобата лития, на который подается высокочастотный электрический сигнал. Такой модулятор имеет коэффициент экстинкции более 40 дБ, оптические потери до 15%, достаточно просто пигтейлируется на входе и выходе.
Электро-оптический модулятор основан на схеме интерферометра Маха-Цандера, выполненном на подложке из кристалла LiNb03 (рис. 76). Оптическое излучения заводится в модулятор по волокну с сохранением поляризации (РМ-волокно) и поровну разделяется по двум световодам. Когда напряжение на модулятор не подается, эти два сигнала суммируются на выходе в фазе и таким образом модулятор оказывается в открытом положении. Если же на него подать напряжение, вследствие электрооптического эффекта показатели преломления изменятся и набег фазы в одном плече интерферометра относительного другого приведет к тому, что на выходе модулятора сигналы просуммируются деструктивно. Функция пропускания интерферометра Маха-Цандера имеет вид:
/ (0 = al0 cos() (1.3)

где I(t) - выходная интенсивность, а - вносимые потери, 10 -интенсивность входного сигнала, V(t) - подаваемое на модулятор напряжение, V* - полуволновое напряжение, являющееся основной характеристикой модулятора. Отличительной особенностью ЭО модуляторов является очень маленькое время отклика (сотни пикосекунд), которое положительно влияет на характеристики импульсных лазеров с модуляцией добротности резонатора. Для сравнения, типичное время отклика АОМ составляет около 10 не. В то же самое время, ЭОМ очень чувствительны к поляризации входного излучения, что мешает при создании, например, лазеров с неполяризованным выходным пучком. Немаловажную роль, также играет и стоимость: цена АОМ намного ниже