ЛАЗЕР Российский патент 1995 года по МПК H01S3/11 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в лазерах с модуляцией добротности, предназначенных для волоконно-оптических линий связи.

Известен лазер, содержащий резонатор, внутри которого на оптической оси расположены лазерный элемент, поляризатор и ячейка Керра.

Недостатком этого технического решения является отсутствие магнитооптической модуляции при формировании гигантского импульса и повышенные оптические потери из-за наличия ячейки Керра [1].

Наиболее близким техническим решением к заявленному является лазер, содержащий резонатор, внутри которого на оптической оси установлены лазерный элемент, поляризатор и ячейка Поккельса [2].

Недостатком этого прототипа является отсутствие магнитооптической модуляции при формировании гигантского импульса.

Целью изобретения является обеспечение магнитооптической модуляции добротности резонатора лазера при формировании гигантского импульса.

Цель достигается тем, что известный лазер, содержащий расположенные на оптической оси активный элемент и поляризатор, дополнительно содержит магнитный блок, активный элемент выполнен в виде по крайней мере одного витка активированного оптического волокна, магнитный блок выполнен таким образом, что создаваемое им магнитное поле направлено вдоль оптического волокна, а длина оптического волокна L выбирается из условия 2β LH = =(2p-1) 90^о, где β - постоянная Верде материала оптического волокна на длине волны лазера; Н - напряженность магнитного поля в оптическом волокне; р - целое число.

Введение в лазер магнитного блока позволяет обеспечить магнитооптическую модуляцию добротности резонатора лазера при формировании гигантского импульса без использования ячейки Поккельса.

На чертеже показана упрощенная блок-схема волоконно-оптического лазера.

Лазер содержит резонатор, образованный глухим 1 и выходным 2 зеркалами (зеркало 1 может быть непосредственно нанесено на торец оптического волокна 3). Оптическое волокно образует по крайней мере один виток. Между волокном и зеркалом 2 установлен поляризатор 4, который не пропускает излучение, выходящее из волокна 3, если магнитное поле отсутствует. При этом блок магнитного поля может быть выполнен в виде проводника 5, проходящего через центр витка перпендикулярно его плоскости. Проводник 5 соединен с источником 6 импульсов тока. Оптическое волокно может быть выполнено в виде соленоида, соединенного с блоком 6. Излучение накачки вводится в оптическое волокно с помощью разветвителя, который не показан на чертеже.

Лазер работает следующим образом. Излучение накачки проходит по волокну 3, отражается от зеркала 1 и гасится поляризатором 4 до тех пор, пока не будет подан импульс тока в проводник 5 от источника 6. При необходимости для коммутации излучения накачки или генерируемого излучения может быть использован магнитооптический коммутатор типа М-200 фирмы Ноуа или другой магнитооптический коммутатор. После приложения импульса магнитного поля с амплитудой Н в волокне 3 плоскость поляризации света поворачивается на угол ϕ= 2 β LH = (2p-1) 90^о и полностью пропускается поляризатором 4, т.е. формируется гигантский импульс.

Лазерные элементы изготовлялись на основе стекол для ИК-волоконных световодов с малым светоослаблением, а именно легированных германиевых стекол с сурьмой, висмутом, ураном, стекол на основе фторидов циркония и гафния, халькогенидных стекол на основе сульфида и селенида мышьяка. Активаторами служили ионы гольмия, эрбия или тулия. Концентрация активатора не превышала 5 ^. 10²² см^-3. В качестве сенсибилизатора использовали ионы церия, хрома, неодима, иттербия, эрбия и/или тулия, причем их концентрация не превышала 2 ^. 10²² см^-3. Длину оптического волокна варьировали от 5 мм до 10 м. При каждом значении L подбирали напряженность магнитного поля Н, при которой выполняется условие ϕ = (2р-1) 90^о. Во всех случаях обеспечивалась магнитооптическая модуляция добротности лазера при формировании гигантского импульса. Накачка была от полупроводникового лазера.

Дополнительным преимуществом заявляемого изобретения является возможность создания миниатюрных лазеров с модуляцией добротности (нет необходимости использования громоздких ячеек Поккельса), отсутствие высоких управляющих напряжений и слабые управляющие магнитные поля при большой длине оптического волокна.

Использование: в лазерах с модуляцией добротности, предназначенных для волоконно-оптических линий связи. Сущность изобретения: лазер содержит резонатор, внутри которого на оптической оси установлены поляризатор и лазерный элемент из активированного оптического волокна, выполненного в виде по крайней мере одного витка, через центр которого проходит проводник подключенный к источнику импульсов тока. После подачи магнитного поля плоскость поляризации лазерного излучения в волокне поворачивается на угол (2p-1)90° и проходит через поляризатор, в результате формируется гигантский импульс. 1 ил.

ЛАЗЕР, содержащий расположенные на его оптической оси активный элемент и поляризатор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения магнитооптической модуляции добротности резонатора при формировании гигантского импульса, активный элемент выполнен в виде по крайней мере одного витка активированного оптического волокна, установленного в магнитное поле, для создания которого дополнительно введен магнитный блок, выполненный так, что создаваемое им магнитное поле направлено вдоль оптического волокна, длина L которого выбрана из соотношения
2βLH = (2p-1)90^o,
где β - постоянная Верде материала оптического волокна на длине волны излучения лазера;
H - напряженность магнитного поля в оптическом волокне;
p - целое число.