Проектирование оптического тракта прямоугольных импульсных лазеров

Проектирование оптического пути прямоугольной формыимпульсные лазеры

Обзор проектирования оптического тракта

Пассивный двухволновой резонансный лазер на основе легированного тулием волокна с синхронизацией мод, использующий нелинейную кольцевую зеркальную структуру волокна.

2. Описание оптического пути

Резонанс диссипативных солитонов с двумя длинами волн, легированных тулием.волоконный лазериспользуется конструкция полости в форме цифры «8» (рис. 1).

Левая часть представляет собой основную однонаправленную петлю, а правая часть — нелинейную волоконно-оптическую петлевую зеркальную структуру. Левая однонаправленная петля включает в себя разветвитель пучка, 2,7-метровое оптическое волокно, легированное тулием (SM-TDF-10P130-HE), и волоконно-оптический соединитель диапазона 2 мкм с коэффициентом связи 90:10. Один поляризационно-зависимый изолятор (PDI), два поляризационных контроллера (Polarization controllers: PC), поляризационно-сохраняющее волокно (PMF) длиной 0,41 м. Нелинейная волоконно-оптическая кольцевая зеркальная структура справа создается путем ввода света из левой однонаправленной петли в нелинейное волоконно-оптическое кольцевое зеркало справа через оптический соединитель структуры 2×2 с коэффициентом 90:10. Нелинейная волоконно-оптическая кольцевая зеркальная структура справа включает в себя 75-метровое оптическое волокно (SMF-28e) и поляризационный контроллер. Для усиления нелинейного эффекта используется одномодовое оптическое волокно длиной 75 метров. Здесь применяется оптический разветвитель 90:10 для увеличения нелинейной разности фаз между распространением по часовой и против часовой стрелки. Общая длина этой двухволновой структуры составляет 89,5 метров. В этой экспериментальной установке накачивающий свет сначала проходит через сумматор лучей, чтобы достичь среды усиления — легированного тулием оптического волокна. После легированного тулием оптического волокна подключается разветвитель 90:10, который распределяет 90% энергии внутри резонатора и выводит 10% энергии из резонатора. Одновременно с этим, бирефракционный фильтр Лиота, состоящий из поляризационно-сохраняющего оптического волокна, расположенного между двумя поляризационными контроллерами и поляризатором, играет роль в фильтрации спектральных длин волн.

3. Базовые знания

В настоящее время существует два основных метода увеличения энергии импульсных лазеров. Один подход заключается в непосредственном уменьшении нелинейных эффектов, включая снижение пиковой мощности импульсов различными способами, такими как управление дисперсией для растянутых импульсов, гигантские чирпированные генераторы и импульсные лазеры с расщеплением пучка и т. д. Другой подход заключается в поиске новых механизмов, способных выдерживать большее нелинейное накопление фазы, таких как самоподобие и прямоугольные импульсы. Вышеупомянутые методы позволяют успешно усиливать энергию импульса.импульсный лазердо десятков наноджоулей. Диссипативный солитонный резонанс (ДСР) — это механизм формирования прямоугольных импульсов, впервые предложенный Н. Ахмедиевым и др. в 2008 году. Характерной особенностью импульсов диссипативного солитонного резонанса является то, что при сохранении постоянной амплитуды ширина и энергия прямоугольного импульса без расщепления волны монотонно возрастают с увеличением мощности накачки. Это в определенной степени преодолевает ограничение традиционной теории солитонов на энергию одиночного импульса. Диссипативный солитонный резонанс может быть достигнут путем создания насыщенного поглощения и обратного насыщенного поглощения, таких как эффект нелинейного вращения поляризации (ЭНП) и эффект нелинейного волоконного кольцевого зеркала (НЛЗ). Большинство сообщений о генерации импульсов диссипативного солитонного резонанса основаны на этих двух механизмах синхронизации мод.