ES2272126A1 - OPTICAL FIBER LASER IN Q-SWITCH REGIME. - Google Patents
OPTICAL FIBER LASER IN Q-SWITCH REGIME. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2272126A1 ES2272126A1 ES200401965A ES200401965A ES2272126A1 ES 2272126 A1 ES2272126 A1 ES 2272126A1 ES 200401965 A ES200401965 A ES 200401965A ES 200401965 A ES200401965 A ES 200401965A ES 2272126 A1 ES2272126 A1 ES 2272126A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- fiber optic
- switch
- laser
- active
- regime
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 7
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000002430 laser surgery Methods 0.000 description 1
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/0675—Resonators including a grating structure, e.g. distributed Bragg reflectors [DBR] or distributed feedback [DFB] fibre lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Láser de fibra óptica del emisión pulsada por conmutación del factor Q. El invento objeto de esta patente es un láser de fibra óptica de emisión modulada en régimen de conmutación del factor Q de la cavidad (Q-switch), que emplea un modulador basado en un elemento magnetostrictivo. Se trata de un sistema Q-switch activo que permite controlar la frecuencia de repetición de forma continua, desde 0 Hz hasta más de 100 kHz, con un consumo energético inferior a 1 W y un tiempo de respuesta de decenas de microsegundos. En su realización más sencilla, el sistema se caracteriza por estar construido únicamente con componentes de fibra óptica, por lo que la luz está guiada permanentemente en la fibra óptica constituyendo un sistema "todo-fibra", que permite por reducir al máximo las pérdidas en la cavidad.Fiber optic laser with pulsed emission by Q factor switching. The invention object of this patent is a fiber optic laser with modulated emission in the Q factor of the cavity (Q-switch), which uses a modulator based on a magnetostrictive element. It is an active Q-switch system that allows the repetition rate to be controlled continuously, from 0 Hz to more than 100 kHz, with a power consumption of less than 1 W and a response time of tens of microseconds. In its simplest embodiment, the system is characterized by being built solely with fiber optic components, so that the light is permanently guided in the fiber optics, constituting an "all-fiber" system, which allows to reduce to the maximum the losses in The cavity.
Description
Láser de fibra óptica de emisión pulsada por conmutación del factor Q.Emission fiber optic laser pulsed by switching factor Q.
El objeto de la Patente desarrolla un láser de fibra óptica de emisión modulada en régimen de conmutación del factor Q de la cavidad, normalmente llamado Q-switch. Esta invención tiene su aplicación en el sector de la industria optoelectrónica en general, en el del tratamiento de materiales y en el de la medicina, en lo que se refiere a cirugía con láser y otros tratamientos láser.The object of the patent develops a laser of modulated emission optical fiber in switching mode of the Cavity Q factor, usually called Q-switch This invention has its application in the Optoelectronic industry sector in general, in the treatment of materials and of medicine, in what It refers to laser surgery and other laser treatments.
El desarrollo de nuevos sistemas láser de fibra óptica es un tema de interés permanente tanto en el campo de la óptica, en general, como en otros más específicos como son el de las comunicaciones y la metrología. La gama de aplicaciones de estos sistemas es realmente muy amplia, yendo desde su función como fuentes de luz para sistemas de comunicaciones ópticas, hasta las aplicaciones médicas, pasando por aplicaciones en el campo de los sensores de fibra óptica, en espectroscopia y en el tratamiento de materiales.The development of new fiber laser systems optics is a topic of permanent interest both in the field of optics, in general, as in other more specific ones such as Communications and metrology. The range of applications of these systems is really very broad, going from its function as light sources for optical communications systems, up to medical applications, going through applications in the field of fiber optic sensors, in spectroscopy and in the treatment of materials.
En un láser de fibra óptica, el medio que proporciona la ganancia al sistema es, generalmente, una sección de fibra óptica activa, que consiste en una fibra óptica cuyo núcleo ha sido dopado con algún tipo de tierra rara, típicamente, erbio, yterbio o neodimio. Para obtener emisión láser a partir del medio activo, éste se sitúa en el interior de una cavidad óptica que, generalmente, es de tipo anillo o de tipo Fabry-Perot.In a fiber optic laser, the medium that provides the gain to the system is generally a section of active optical fiber, which consists of an optical fiber whose core has been doped with some kind of rare earth, typically erbium, yterbium or neodymium. To obtain laser emission from the medium active, it is located inside an optical cavity that, Generally, it is ring type or type Fabry-Perot.
La salida del haz láser puede ser de dos formas: onda continua o pulsada. La potencia de salida de los láseres varía mucho de unos tipos de láser a otros. Los láseres de onda continua se caracterizan por su potencia máxima de salida, mientras que los láseres de impulsos se caracterizan por la energía total por pulso (medida en julios), debiéndose conocer además la potencia pico, la duración del pulso y la frecuencia de repetición. Existen varias técnicas para generar pulsos muy cortos (entre nanosegundos y picosegundos) obteniendo potencias de pico muy altas, destacando entre ellas las denominadas Q-switch y Mode-locking.The output of the laser beam can be in two ways: continuous or pulsed wave. The output power of lasers varies a lot of some types of lasers to others. Continuous wave lasers they are characterized by their maximum power output, while the Pulse lasers are characterized by total energy per pulse (measured in joules), and the peak power, the Pulse duration and repetition frequency. There are several techniques to generate very short pulses (between nanoseconds and PS) obtaining very high peak powers, highlighting among them the so-called Q-switch and Mode-locking
La técnica de emisión modulada por Q-switch se fundamenta en la conmutación del factor de calidad (factor Q) de la cavidad láser, desde un valor bajo hasta un valor alto produciéndose entonces la emisión de un pulso láser. Podemos distinguir dos tipos diferentes de Q-switch: el activo y el pasivo. En el Q-switch activo, la conmutación del factor Q se produce por la acción de algún elemento cuyo funcionamiento requiere energía proveniente del exterior de la cavidad (generalmente de tipo eléctrico), mientras que en el pasivo, los cambios en el factor Q se producen por el comportamiento de algún componente de tipo pasivo, cuya acción no requiere de energía proveniente del exterior de la cavidad láser, siendo la energía óptica que contiene la cavidad láser la que determina el comportamiento de dicho elemento pasivo.The emission technique modulated by Q-switch is based on factor switching quality (Q factor) of the laser cavity, from a low value to a high value then producing the emission of a laser pulse. We can distinguish two different types of Q-switch: the active and the passive. At Q-switch active, the Q factor switching is produced by the action of some element whose operation requires energy from outside the cavity (usually of electric type), while in the passive, changes in the Q factor are produced by the behavior of some component of passive type, whose action does not require energy from the outside of the laser cavity, the optical energy it contains the laser cavity which determines the behavior of said passive element
En lo que se refiere a láseres de fibra óptica en régimen de conmutación Q-switch, existe una gama muy amplia de desarrollos, tanto en lo que se refiere a sistemas basados en Q-switch pasivo como activo. Los láseres de fibra óptica basados en Q-switch pasivo [1-4], generalmente incorporan un componente denominado "absorbedor saturable". Este componente se caracteriza porque su coeficiente de atenuación óptica varía en función de la potencia de luz existente en la cavidad láser.Regarding fiber optic lasers in Q-switch switching regime, there is a range very broad developments, both in terms of systems based on passive Q-switch as active. Lasers fiber optic based on passive Q-switch [1-4], generally incorporate a component called "saturable absorber". This component is characterized in that its optical attenuation coefficient varies in function of the light power existing in the laser cavity.
Los láseres de fibra óptica basados en Q-switch activo, incorporan un sistema modulador que permite variar las pérdidas de la cavidad láser, y de este modo variar el factor Q. Típicamente, los moduladores que se emplean son componentes de óptica discreta, generalmente moduladores acusto-ópticos [5] o electro-ópticos [6]. La incorporación de este tipo de componentes, en el interior de la cavidad láser de fibra óptica, supone que la luz ha de extraerse de la fibra para hacerla pasar por el modulador y, posteriormente, volverla a inyectar dentro de la fibra. Esto supone añadir pérdidas ópticas a la cavidad, lo que redunda negativamente en la eficiencia del láser. Además, el alineamiento de las fibras de entrada y de salida con el componente discreto requiere de sistemas de posicionamiento muy precisos y estables mecánicamente, lo que supone en muchos casos una seria limitación práctica, y un encarecimiento mayúsculo del sistema.Fiber optic lasers based on Q-switch active, incorporating a modulator system which allows to vary the losses of the laser cavity, and thus vary the Q factor. Typically, the modulators used are discrete optics components, usually modulators acousto-optical [5] or electro-optical [6]. The incorporation of this type of components, inside the fiber laser cavity optics, it means that the light has to be extracted from the fiber to make it go through the modulator and then re-inject it inside the fiber This involves adding optical losses to the cavity, which negatively results in laser efficiency. In addition, the alignment of the input and output fibers with the discrete component requires very positioning systems precise and mechanically stable, which in many cases a serious practical limitation, and a capital increase of the system.
En los últimos años se han desarrollado algunos prototipos de láseres de fibra óptica en régimen Q-switch activo, en los que la conmutación del factor Q de la cavidad láser no requiere extraer la luz de la fibra [7-8]. En estos sistemas, la conmutación del factor Q de la cavidad láser se obtiene actuando sobre la propia fibra, aprovechando sus propiedades, de manera que en todo momento la luz permanece guiada por la fibra, constituyendo lo que se suele denominar un sistema "todo fibra" [9-10].In recent years some have developed Fiber optic laser prototypes in regime Q-switch active, in which the switching of the Q factor of the laser cavity does not require extracting the light from the fiber [7-8] In these systems, factor switching Q of the laser cavity is obtained by acting on the fiber itself, taking advantage of its properties, so that at all times the light remains guided by the fiber, constituting what is usually denominate a system "all fiber" [9-10].
El invento objeto de esta patente es un láser de fibra óptica, del tipo "todo fibra", en régimen de conmutación Q-switch, que emplea un modulador basado en un elemento magnetostrictivo.The invention object of this patent is a laser of optical fiber, of the "all fiber" type, in switching mode Q-switch, which uses a modulator based on a magnetostrictive element.
El sistema incluye una sección de una cierta longitud de fibra dopada, típicamente con algún tipo de tierra rara, que constituye el medio activo. Esta fibra activa, cuando se bombea con luz de la frecuencia adecuada, proporciona la ganancia del láser. También incluye dos elementos reflectantes de fibra óptica. La reflectividad de estos elementos depende de la longitud de onda de la luz, siendo preferible que la banda de longitudes de onda reflejada sea estrecha. En concreto, al menos uno de ellos debe ser del tipo red de Bragg grabada en la propia fibra óptica.The system includes a section of a certain length of doped fiber, typically with some type of soil rare, which constitutes the active medium. This active fiber, when pumps with light of the proper frequency, provides the gain of the laser It also includes two fiber reflective elements. optics. The reflectivity of these elements depends on the length of light wave, being preferable that the band of lengths of reflected wave be narrow. Specifically, at least one of them must be of the Bragg net type recorded on the fiber itself optics.
El modulador incluye un elemento magnetostrictivo, sobre el que se adhiere el elemento reflectante del tipo Red de Bragg, estando todo ello situado en el interior de una bobina eléctrica. La modulación del factor Q de la cavidad se produce cuando se hace pasar corriente eléctrica por la bobina, lo que produce un alargamiento del material magnetostrictivo que, a su vez, tensiona la red de Bragg cambiando su espectro de reflexión.The modulator includes an element magnetostrictive, on which the reflective element adheres of the Red Bragg type, all of which is located inside An electric coil The Q factor modulation of the cavity is produces when electric current is passed through the coil, what which produces an elongation of the magnetostrictive material that, at its instead, it stresses the Bragg network by changing its spectrum of reflection.
El invento objeto de esta patente puede presentar una serie de ventajas respecto a otros láseres Q-switch de fibra óptica:The invention object of this patent can present a series of advantages over other lasers Fiber optic Q-switch:
- 1)one)
- El sistema láser está constituido por componentes de fibra óptica, de modo que en cualquier punto del sistema la luz se propaga por el interior la fibra óptica. Como consecuencia, el sistema puede ser (a) más eficiente y (b) estable desde un punto de vista mecánico, no existiendo el problema del alineamiento de componentes.He laser system consists of fiber optic components, of so that at any point in the system the light propagates through the Inner fiber optic. As a consequence, the system can be (a) more efficient and (b) stable from a mechanical point of view, There is no problem of component alignment.
- 2)2)
- El modulador basado en el elemento magnetostrictivo que incorpora el sistema láser permite obtener tiempos de conmutación cortos (inferiores a 1 ms). La frecuencia de repetición de los pulsos emitidos por el láser puede variarse de una forma continua desde 0 Hz hasta valores superiores a 100 kHz.He modulator based on the magnetostrictive element that incorporates the laser system allows short switching times (less than 1 ms). The pulse repetition frequency emitted by the laser can be varied continuously from 0 Hz to values greater than 100 kHz.
- 3)3)
- La longitud de onda de emisión del láser de fibra óptica puede ajustarse dentro de la banda de emisión del medio activo actuando sobre los elementos reflectantes.The Fiber optic laser emission wavelength can adjust within the emission band of the active medium acting About the reflective elements.
- 4)4)
- El modulador es compacto, robusto y de pequeñas dimensiones. El consumo de potencia eléctrica del modulador puede ser inferior a 1 W.He Modulator is compact, robust and small in size. Consumption Electrical power of the modulator can be less than 1 W.
Para comprender mejor el objeto de la presente invención, se representa en los planos unas formas preferentes de realización práctica, susceptibles de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento.To better understand the purpose of this In the invention, preferred forms of practical realization, susceptible to accessory changes that do not distort its foundation.
La figura 1 son dos diagramas de las configuraciones posibles del láser de fibra óptica susceptibles de ser empleadas: (a) cavidad Fabry-Perot y (b) cavidad tipo anillo; siendo: (MA) el medio activo, (MM) el modulador magnetostrictivo, (FO) fibra óptica convencional, (A) un aislador óptico, (C) un circulador óptico y (R2) representa un dispositivo de fibra óptica que refleja señales ópticas de una determinada longitud de onda, por ejemplo una red de Bragg grabada en fibra.Figure 1 are two diagrams of the possible configurations of the fiber optic laser susceptible to be used: (a) Fabry-Perot cavity and (b) cavity ring type; being: (MA) the active medium, (MM) the modulator magnetostrictive, (FO) conventional fiber optic, (A) an insulator optical, (C) an optical circulator and (R2) represents a device fiber optic reflecting optical signals of a given wavelength, for example a Bragg network recorded in fiber.
La figura 2 muestra un esquema del modulador (MM) introducido en la figura 2, siendo: (FO) fibra óptica convencional, (R1) un elemento reflectante del tipo red de Bragg grabada en fibra óptica, (MT) un elemento de material magnetostrictivo y (B) una bobina eléctrica.Figure 2 shows a modulator scheme (MM) introduced in Figure 2, being: (FO) optical fiber conventional, (R1) a reflective element of the Bragg network type fiber optic engraving, (MT) an element of material magnetostrictive and (B) an electric coil.
La figura 3 muestra dos ejemplos de la emisión del láser de impulsos en régimen de conmutación Q-switch, cuando la modulación es de baja frecuencia.Figure 3 shows two examples of the issue of the pulse laser in switching mode Q-switch, when the modulation is low frequency.
La figura 4 es un ejemplo de la emisión del láser de impulsos en régimen de conmutación Q-switch, cuando la modulación es de alta frecuencia.Figure 4 is an example of the issuance of pulse laser in switching mode Q-switch, when the modulation is high frequency.
La figura 5 muestra las curvas de caracterización del láser de impulsos en régimen de conmutación Q-switch. (a) Potencia de pico en función de la potencia de bombeo, para varias frecuencias de repetición. (b) Anchura de los pulsos emitidos en función de la frecuencia de repetición.Figure 5 shows the curves of Pulse laser characterization in switching mode Q-switch (a) Peak power depending on the pumping power, for several repetition frequencies. (b) Width of the pulses emitted as a function of the frequency of repetition.
A continuación, se describe un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento.An example of practical, non-limiting embodiment of the present invention.
Las figuras 1(a) y 2 muestran unos diagramas posibles de la configuración del láser de fibra óptica y del modulador, cuya realización práctica se detalla a continuación. El medio activo (MA) consiste en una sección de 1 m de fibra óptica monomodo cuyo corazón está codopado con Erbio (Er). El medio activo se excita mediante una señal de bombeo proporcionada por un diodo láser que emite luz de longitud de onda 980 nm (no incluido en la figura). Los elementos reflectantes (R1) y (R2) son dos redes de Bragg grabadas en el núcleo de la fibra óptica. (R1) tiene una reflectividad del 80%, la banda de longitud de onda que refleja está centrada en 1543 nm, y la anchura de esta banda es de 0.15 nm. (R2) tiene una reflectividad del 99%, la banda reflejada también está centrada en 1543 nm, y su anchura es 0.1 nm. En nuestro caso, la longitud de onda de emisión del láser de fibra óptica está determinada por la longitud de onda de reflexión de las redes de Bragg. De esta forma la medida de la longitud de onda de la emisión proporciona el dato adicional de la temperatura del sistema, dada la dependencia con la temperatura que presentan las redes de Bragg grabadas en fibra óptica.Figures 1 (a) and 2 show some possible diagrams of the fiber optic laser configuration and of the modulator, whose practical realization is detailed below. The active medium (MA) consists of a section of 1 m of optical fiber monomodo whose heart is codopado with Erbio (Er). The active medium it is excited by a pumping signal provided by a diode laser that emits light of wavelength 980 nm (not included in the figure). The reflective elements (R1) and (R2) are two networks of Bragg recorded in the fiber optic core. (R1) has a 80% reflectivity, the wavelength band it reflects is centered on 1543 nm, and the width of this band is 0.15 nm. (R2) It has a 99% reflectivity, the reflected band is also centered on 1543 nm, and its width is 0.1 nm. In our case, the Fiber optic laser emission wavelength is determined by the reflection wavelength of the networks of Bragg In this way the measurement of the emission wavelength provides additional system temperature data, given the temperature dependence of Bragg networks recorded in fiber optic.
El modulador (MM) está compuesto por un elemento magnetostrictivo, sobre el que se pega la red de Bragg (R1). El elemento magnetostrictivo es una barra de Terfenol-D (Tb_{0 . 27}Dy_{0 . 73}Fe_{2}) de sección cuadrada, de 1 \times 1 mm^{2}, y 15 mm de longitud. La sección de fibra donde se ha grabado (R1) está pegada axialmente a lo largo del elemento magnetostrictivo, quedando la posición de (R1) centrada respecto del elemento magnetostrictivo.The modulator (MM) is composed of an element magnetostrictive, on which the Bragg net (R1) sticks. He magnetostrictive element is a bar Terphenol-D (Tb_ {0.27} Dy_ {0.73} Fe2}) of square section, 1 x 1 mm 2, and 15 mm long. The fiber section where it has been recorded (R1) is axially attached to along the magnetostrictive element, leaving the position of (R1) centered on the magnetostrictive element.
El funcionamiento del modulador (MM) es el que sigue. Cuando se aplica un campo magnético al elemento magnetostrictivo, éste aumenta su longitud. El aumento de longitud del (MT) produce un estiramiento de la red de Bragg (R1), lo que genera un desplazamiento en longitud de onda de la banda reflejada por (R1). En este ejemplo de realización, el campo magnético lo genera la bobina magnética cuando se hace pasar corriente eléctrica por ella.The operation of the modulator (MM) is what follow. When a magnetic field is applied to the element magnetostrictive, this increases its length. Increase in length del (MT) produces a stretch of the Bragg network (R1), which generates a wavelength shift of the reflected band by (R1). In this exemplary embodiment, the magnetic field generates the magnetic coil when electric current is passed for her.
En el sistema láser que se describe en este ejemplo de realización, la emisión se produce cuando la banda de reflexión del elemento (R1) coincide en longitud de onda con la del elemento (R2), es decir, cuando (R1) y (R2) están sintonizadas. En estas condiciones, para las longitudes de onda de solapamiento de las bandas de reflexión, la cavidad láser tiene un factor de calidad ("factor Q") alto, de manera que, si la potencia de bombeo es suficiente para alcanzar el umbral de emisión, el sistema láser de fibra emite luz de manera continua (modo "cw") a una longitud de onda determinada por el solapamiento entre (R1) y (R2). Cuando las bandas de reflexión de (R1) y (R2) no coinciden en longitud de onda, el factor Q de la cavidad láser es bajo, y el sistema láser no emite. El funcionamiento del sistema láser en régimen conmutado Q-switch se consigue modulando el factor Q de la cavidad, haciendo que pase de un valor bajo a un valor alto. Durante el periodo en que el factor-Q es bajo y no hay emisión de luz, se produce un efecto de acumulación de átomos excitados en el medio activo por el bombeo (proceso de "carga de la cavidad"), que no se desexcitan debido a la inexistencia de fotones de la frecuencia adecuada en la cavidad láser. Esta inversión de población decae al estado fundamental cuando el factor-Q de la cavidad pasa a tener un valor alto, emitiéndose un pulso de luz intenso ("descarga de la cavidad"). En la realización práctica que se describe aquí, la conmutación del factor-Q de la cavidad se consigue con el modulador (MM) que permite sintonizar las bandas de reflexión de (R1) y (R2) mediante la corriente que pasa por la bobina eléctrica (B).In the laser system described in this exemplary embodiment, the emission occurs when the band of reflection of the element (R1) coincides in wavelength with that of the element (R2), that is, when (R1) and (R2) are tuned. In these conditions, for the overlapping wavelengths of the reflection bands, the laser cavity has a quality factor ("Q factor") high, so that, if the pumping power is enough to reach the emission threshold, the laser system of fiber emits light continuously ("cw" mode) at a length wave determined by the overlap between (R1) and (R2). When the reflection bands of (R1) and (R2) do not coincide in length of wave, the Q factor of the laser cavity is low, and the laser system It does not emit. The operation of the laser system in switched mode Q-switch is achieved by modulating the Q factor of the cavity, causing it to go from a low value to a high value. During the period when the Q-factor is low and not there is emission of light, there is an effect of accumulation of atoms excited in the active medium by pumping (process of "loading of the cavity "), which is not de-excited due to the lack of photons of the appropriate frequency in the laser cavity. This population investment falls to the fundamental state when the Q-factor of the cavity has a high value, emitting a pulse of intense light ("discharge from the cavity"). In the practical embodiment described herein, the switching of the Q-factor of the cavity is achieved with the modulator (MM) that allows tuning the reflection bands of (R1) and (R2) by means of the current that passes through the electric coil (B).
La figura 3 muestra dos ejemplos de funcionamiento del sistema láser en régimen Q-switch. La línea continua corresponde a la señal emitida por el sistema láser y la línea discontinua muestra la corriente que circula por la bobina (B). La figura 3 (a) corresponde al caso en que, en ausencia de corriente en la bobina, las bandas de reflexión de (R1) y (R2) están sintonizadas. En este caso, la corriente en (B) desintoniza (R1) y (R2) dando lugar a un periodo de factor-Q bajo. Cuando la corriente que pasa por la bobina eléctrica (B) disminuye, las bandas de reflexión de (R1) y (R2) se solapan, dando lugar a un factor-Q alto, y por tanto a la emisión de un pulso de luz. La figura 3 (b) corresponde al caso en que, en ausencia de corriente en la bobina, las bandas de reflexión de (R1) y (R2) están desintonizadas, correspondiendo a un factor-Q bajo. En este caso, la corriente en la bobina produce la sintonización de las bandas de reflexión de (R1) y (R2), produciéndose entonces la emisión láser.Figure 3 shows two examples of operation of the laser system in regime Q-switch The solid line corresponds to the signal emitted by the laser system and the dashed line shows the current flowing through the coil (B). Figure 3 (a) corresponds to the case in which, in the absence of current in the coil, The reflection bands of (R1) and (R2) are tuned. In this In this case, the current in (B) detonating (R1) and (R2) giving rise to a Low Q-factor period. When the current that passes through the electric coil (B) decreases, the reflection bands of (R1) and (R2) overlap, resulting in a high Q-factor, and therefore to the emission of a pulse of light. Figure 3 (b) corresponds to the case in which, in the absence of current in the coil, the reflection bands of (R1) and (R2) are tuned, corresponding to a Q-factor low. In this case, the current in the coil produces the tuning of the reflection bands of (R1) and (R2), then the laser emission occurs.
La figura 4 muestra un ejemplo de funcionamiento del láser de impulsos en régimen Q-switch, cuando la frecuencia de conmutación es de 125 kHz.Figure 4 shows an example of operation of the pulse laser in Q-switch mode, when The switching frequency is 125 kHz.
Por último, la figura 5 presenta algunas características del láser. En la figura 5 (a) se muestra la potencia de pico de la emisión láser en función de la potencia de bombeo, para varias frecuencias de conmutación. En el rango de potencias de bombeo estudiado, la potencia de pico aumenta de forma lineal en los tres casos, correspondiendo los valores mayores de potencia de pico a las frecuencias menores. La figura 5 (b) muestra la anchura temporal de los picos en función de la frecuencia de conmutación, para un valor del bombeo fijo de 76 mW. La anchura se mantiene constante con un valor de 180 ns hasta una frecuencia de 1 kHz, a partir de la cual se observa un ensanchamiento de los pulsos que aumenta con la frecuencia.Finally, figure 5 presents some laser characteristics Figure 5 (a) shows the power peak of the laser emission as a function of the pumping power, for various switching frequencies. In the power range of pumping studied, the peak power increases linearly by the three cases, corresponding the highest power values of peak at lower frequencies. Figure 5 (b) shows the width peak time depending on the switching frequency, for a fixed pumping value of 76 mW. Width is maintained constant with a value of 180 ns up to a frequency of 1 kHz, at from which there is a widening of the pulses that Increase with frequency.
[1] M. Laroche, A. M. Chardon, J. Nilsson, D. P. Shepherd, W. A. Clarckson, S. Girard and R. Moncorgé, "Compact diode-pumped passively Q-switched tunable Er-Yb double-clad fiber laser", Opt. Lett., vol. 27, pp. 1980-1982, Nov. 2002.[1] M. Laroche , AM Chardon , J. Nilsson , DP Shepherd , WA Clarckson , S. Girard and R. Moncorgé , "Compact diode-pumped passively Q-switched tunable Er-Yb double-clad fiber laser", Opt. Lett ., Vol. 27, pp. 1980-1982, Nov. 2002 .
[2] V. N. Philippov, A. V. Kiryanov and S. Unger, "Advanced configuration of erbium fiber passively Q-switched laser with Co^{2+}:ZnSe crystal as saturable absorber", IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 16, pp. 57-59, Jan. 2004.[2] VN Philippov , AV Kiryanov and S. Unger , "Advanced configuration of erbium fiber passively Q-switched laser with Co2 +: ZnSe crystal as saturable absorb", IEEE Photon. Technol Lett ., Vol. 16, pp. 57-59, Jan. 2004 .
[3] R. Paschotta, R. Häring, E. Gini, H. Melchior, U. Keller, H. L. Offerhaus and D. J. Richardson, "Passively Q-switched 0.1-mJ fiber laser system at 1.53 \Boxm", Opt. Lett., vol. 24, pp. 388-390, March 1999.[3] R. Paschotta , R. Häring , E. Gini , H. Melchior , U. Keller , HL Offerhaus and DJ Richardson , "Passively Q-switched 0.1-mJ fiber laser system at 1.53 \ Boxm", Opt. Lett ., Vol. 24, pp. 388-390, March 1999 .
[4] Liguo Luo and P.L. Chu, "Passive Q-switched erbium-doped fibre laser with saturable absorber", Opt. Commun., vol. 161, pp. 257-263, March 1999.[4] Liguo Luo and PL Chu , "Passive Q-switched erbium-doped fiber laser with saturable absorb", Opt. Commun ., Vol. 161, pp. 257-263, March 1999 .
[5] H. H. Kee, G. P. Lees and T. P. Newson, "Narrow linewidth CW and Q-switched erbium-doped fibre loop laser", Electron. Lett., vol. 34, pp. 1318-1319, June 1998.[5] HH Kee , GP Lees and TP Newson , "Narrow linewidth CW and Q-switched erbium-doped fiber loop laser", Electron. Lett ., Vol. 34, pp. 1318-1319, June 1998 .
[6] J. A. Álvarez-Chávez, H. L. Offerhaus, J. Nilsson, P. W. Turner, W. A. Clarckson and D. J. Richardson, "High-energy, high-power ytterbium-doped Q-switched fiber laser", Opt. Lett., vol. 25, pp. 37-39, Jan. 2000.[6] JA Álvarez - Chávez , HL Offerhaus , J. Nilsson , PW Turner , WA Clarckson and DJ Richardson , "High-energy, high-power ytterbium-doped Q-switched fiber laser", Opt. Lett ., Vol. 25, pp. 37-39, Jan. 2000 .
[7] A. Chandonnet and G. Larose, "High-power Q-switched erbium fiber laser using an all-fiber intensity modulator", Opt. Eng., vol. 32, pp. 2031-2035, Sept. 1993.[7] A. Chandonnet and G. Larose , "High-power Q-switched erbium fiber laser using an all-fiber intensity modulator", Opt. Eng ., Vol. 32, pp. 2031-2035, Sept. 1993
[8] D. W. Huang, W. F. Liu and C. C. Yang, "Q-switched all-fiber laser with an acoustically modulated fiber attenuator", IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 12, pp. 1153-1155, Sept. 2000.[8] DW Huang , WF Liu and CC Yang , "Q-switched all-fiber laser with an acoustically modulated fiber attenuator", IEEE Photon. Technol Lett ., Vol. 12, pp. 1153-1155, Sept. 2000
[9] G. Larose, A. Chandonnet, "Optical switch and Q-switched laser", Institute National d'Optique, Canadá, Patente Nº: US5444723, 1995-08-22.[9] G. Larose , A. Chandonnet , "Optical switch and Q-switched laser", Institute National d'Optique, Canada, Patent No.: US5444723, 1995 -08-22.
[10] I. Takeyuki, K. Tetsuo, N. Masataka, "Q-switched optical fiber laser", Nippon Telegraph & Telephone Corporation, Patente Nº: JP10022560, 1998-01-23.[10] I. Takeyuki, Tetsuo K., N. Masataka, "Q-switched laser optical fiber", Nippon Telegraph & Telephone Corporation, Patent No. JP10022560, 1998 from -01 to 23.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200401965A ES2272126B1 (en) | 2004-07-30 | 2004-07-30 | OPTICAL FIBER LASER OF PULSED EMISSION BY SWITCHING FACTOR Q. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200401965A ES2272126B1 (en) | 2004-07-30 | 2004-07-30 | OPTICAL FIBER LASER OF PULSED EMISSION BY SWITCHING FACTOR Q. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2272126A1 true ES2272126A1 (en) | 2007-04-16 |
| ES2272126B1 ES2272126B1 (en) | 2008-04-01 |
Family
ID=38324969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200401965A Expired - Fee Related ES2272126B1 (en) | 2004-07-30 | 2004-07-30 | OPTICAL FIBER LASER OF PULSED EMISSION BY SWITCHING FACTOR Q. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2272126B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5999546A (en) * | 1998-09-22 | 1999-12-07 | Lucent Technologies Inc. | Magnetically tunable laser with wavelength latchability and optical communication system comprising such laser |
| US6058128A (en) * | 1996-03-25 | 2000-05-02 | Sdl, Inc. | Apparatus for providing a stabilized laser source |
-
2004
- 2004-07-30 ES ES200401965A patent/ES2272126B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6058128A (en) * | 1996-03-25 | 2000-05-02 | Sdl, Inc. | Apparatus for providing a stabilized laser source |
| US5999546A (en) * | 1998-09-22 | 1999-12-07 | Lucent Technologies Inc. | Magnetically tunable laser with wavelength latchability and optical communication system comprising such laser |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| FORSTER R J; LANGFORD N; GLOAG A; ZHANG L; WILLIAMS J A R; BENNION I. OPTICS COMMUNICATIONS, NORTH-HOLLAND PUBLISHING CO. AMSTERDAM, NL. VOL 141, NR 5-6, PÁGINAS 283-287, (15.09.1997). 5714065 INSPEC. ISSN 0030-4018. * |
| FORSTER R J; LANGFORD N; GLOAG A; ZHANG L; WILLIAMS J A R; BENNION I. OPTICS COMMUNICATIONS, NORTH-HOLLAND PUBLISHING CO. AMSTERDAM, NL. VOL 141, NR 5-6, PGINAS 283-287, (15.09.1997). 5714065 INSPEC. ISSN 0030-4018. * |
| RUSSO N A; DUCHOWICZ R; MORA J; CRUZ J L; ANDRES M V. HIGH- EFFICIENCY Q-SWITCHED ERBIUM FIBER LASER USING A BRAGG GRATING- BASED MODULATOR. OPTICS COMMUNICATIONS, NORTH-HOLLAND PUBLISHING CO. AMSTERDAM, NL. VOL 210, NR 6, PÁGINAS 361-366, (15.09.2002). 7460265 INSPEC. ISSN 0030-4018. * |
| RUSSO N A; DUCHOWICZ R; MORA J; CRUZ J L; ANDRES M V. HIGH- EFFICIENCY Q-SWITCHED ERBIUM FIBER LASER USING A BRAGG GRATING- BASED MODULATOR. OPTICS COMMUNICATIONS, NORTH-HOLLAND PUBLISHING CO. AMSTERDAM, NL. VOL 210, NR 6, PGINAS 361-366, (15.09.2002). 7460265 INSPEC. ISSN 0030-4018. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2272126B1 (en) | 2008-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10859888B2 (en) | System for generating brief or ultra-brief light pulses | |
| ES2809571T3 (en) | Wideband Red Light Generator for RGB Display | |
| Russo et al. | High-efficiency Q-switched erbium fiber laser using a Bragg grating-based modulator | |
| US9705276B2 (en) | Giant-chirp oscillator | |
| JP2002503396A (en) | laser | |
| JPWO2005086299A1 (en) | Optical fiber laser and broadband light source using rare earth doped fiber | |
| Zalvidea et al. | High-repetition rate acoustic-induced Q-switched all-fiber laser | |
| US20230163553A1 (en) | Fiber laser system | |
| US7787506B1 (en) | Gain-switched fiber laser system | |
| Coleman et al. | Q-switched operation of a 2.7 μm cladding-pumped Er3+/Pr3+ codoped ZBLAN fibre laser | |
| Xiao et al. | Gain-switched 3 μm dysprosium-doped fluoride fiber laser pumped at 1.7 μm | |
| Samion et al. | Tunable passively Q-switched thulium-doped fiber laser operating at 1.9 μm using arrayed waveguide grating (AWG) | |
| ES2272126B1 (en) | OPTICAL FIBER LASER OF PULSED EMISSION BY SWITCHING FACTOR Q. | |
| KR100928242B1 (en) | All-optical pulsed fiber laser module | |
| Vicente et al. | Diode-pumped self-Q-switched erbium-doped all-fibre laser | |
| Zhang et al. | Switchable single/dual-wavelength Q-switched all-fiber laser utilizing thulium-doped fiber saturable absorber | |
| Babin et al. | Random distributed feedback Raman fiber lasers | |
| Zhang et al. | All‐fiber actively Q‐switched Er3+/Yb3+ co‐doped ring laser | |
| Rampur et al. | All-fiber polarization maintaining Thulium doped amplifier seeded by coherent polarized supercontinuum | |
| US20230223730A1 (en) | Device for the compression of laser pulses of the order of the nanosecond and consequent generation of ultrashort pulses of the order of one hundred femtoseconds | |
| Wu et al. | 2µm All-Fiber Q-Switched Laser Based on EOM | |
| Chowdhury et al. | Multi-wavelength, nano-second actively mode-locked Yb-fiber oscillator with 100 nm wide Raman broadened spectrum | |
| Schneider et al. | High-pulse-energy actively Q-switched Tm3+-doped photonic crystal fiber laser operating at 2050 nm with narrow linewidth | |
| Zhang | Principles of Optical Fiber Pulsed Lasers and Their Advanced Applications | |
| Schneider et al. | High-power actively-pulse-shaped 2 mJ nanosecond-pulsed Tm3+-doped photonic crystal fiber amplifier emitting at 2048 nm |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20070416 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2272126B1 Country of ref document: ES |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20240806 |