建議使用具有用于喇曼輻射λ↓［ＲＲ］的新的光共振腔的喇曼激光器。這種共振腔由一個(gè)具有對應(yīng)于所述喇曼輻射λ↓［ＲＲ］的反射波長的不成對的反射器ｒ↓［ＲＲ］所組成。由發(fā)生在反射器ｒ↓［ＲＲ］和喇曼激光器輸出之間的一部分光纖上的瑞利散射有利地對在輸出的用于建立光共振強(qiáng)的第二個(gè)反射器進(jìn)行定義。通過將瑞利散射使用為需要與不成對的反射器相聯(lián)系的補(bǔ)充反射器，獲得用于具有小于１％的輸出反射率的喇曼輻射λ↓［ＲＲ］（即，具有優(yōu)化的喇曼輻射）的光共振腔是可能的。這種喇曼激光器特別適合于用作第二階喇曼激光器。（*該技術(shù)在2024年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種用于發(fā)射喇曼輻射的喇曼激光器并且涉及一種用于包括這種喇曼激光器的喇曼放大處理的設(shè)備。此外，本專利技術(shù)還涉及一種用于產(chǎn)生喇曼輻射的方法。
技術(shù)介紹
目前，光纖技術(shù)被用于通信系統(tǒng)，以便在長距離上以光信號傳輸信息，例如聲音信號和數(shù)字信號。然而，在如此長的距離中，傳輸?shù)墓庑盘柕膹?qiáng)度和質(zhì)量逐漸減損。因此，已經(jīng)開發(fā)出一些技術(shù)，以便在光信號沿光纖傳送時(shí)對其進(jìn)行再生或放大。一種公知的放大技術(shù)利用了一種被稱為喇曼散射的效應(yīng)，來對輸入的承載信息的光信號進(jìn)行放大。喇曼散射描述了光與光傳播的材料中分子的震動之間的相互作用。分子散射的入射光從承載功率的光泵浦輻射經(jīng)歷頻率的降低。將這種從泵浦波長的頻率的降低(或波長的增加)被稱為斯托克斯位移(Stokes shift)，并且將對應(yīng)的散射光被稱為斯托克斯線(Stokes line)。頻率降低的范圍和喇曼增益曲線的形狀由傳輸媒介的分子振動頻率模式來確定。在非結(jié)晶的材料中，例如硅，分子振動頻率分布成頻段，這些頻段重疊且提供寬帶的寬增益曲線。通過將一些初始泵浦波長與需要放大的信號波長一起注入到喇曼活性傳輸媒介(例如，熔絲硅)中，這些初始泵浦波長得到了有利地利用。假設(shè)需要放大的信號波長位于所述的初始泵浦波長(例如，在硅中1550nm處的大約100nm)的喇曼增益中，那么這些信號波長將經(jīng)歷由初始泵浦波長產(chǎn)生的光增益，且同時(shí)損失了初始泵浦波長。換句話說，這些泵浦波長放大了信號波長，并且也因?yàn)檫@樣做，減少了它的強(qiáng)度。這種增益處理稱為激勵(lì)喇曼散射并且也是一種用于放大光信號的公知技術(shù)。用于光通信的一種波長(例如，在1.55μm附近)的高強(qiáng)度持續(xù)波輻射的發(fā)展截至于基于這種激勵(lì)的喇曼散射的級聯(lián)喇曼激光器。美國專利5,323,404描述了這種級聯(lián)喇曼激光器的示例。圖1說明了這種具有喇曼激光器10的現(xiàn)有技術(shù)，其包括一對或多對反射器(21，21’，22，22’，23，23’，24，24’，25，25’)，這些反射器彼此隔開，且具有相同中心波長。反射器通常為直線折射率布拉格反射器(linerefractive index bragg reflector)，該反射器由基于SiO2的光纖構(gòu)成其中的中心部分包含Ge，每對反射器在光纖中提供一個(gè)光腔(opticalcavity)。這種光腔至少包括喇曼光纖17的一部分，其中將發(fā)生產(chǎn)生增益的激勵(lì)喇曼散射。在波長上相鄰的光腔通常在波長上相差一個(gè)斯托克斯位移，兩個(gè)連續(xù)的斯托克斯位移中較長的波長位于前一個(gè)斯托克斯位移的喇曼增益光譜中。在其中一個(gè)光腔中共振的輻射被稱為斯托克斯線。喇曼激光器10通過耦合器16與從泵浦源15出來的位于波長λPO的一些初始泵浦輻射相耦合。這種喇曼激光器10適合在它的輸出19發(fā)射波長為λRR的輻射，這個(gè)波長比初始泵浦輻射λPO長。在許多級聯(lián)喇曼激光器的潛在重要應(yīng)用中，一個(gè)以上的反射器被用于如圖1所示的例子中。例如，在它的輸出端具有λRR為大約1.5μm的喇曼輻射并且使用λPO為大約1.1μm的初始泵浦輻射的激光器可能需要5個(gè)反射器對(21，21’)，...(25，25’)。具有如此多反射器的喇曼激光器不僅由于每對反射器的兩個(gè)部分必須具有本質(zhì)上相同的中心波長所以制造起來非常困難，而且由于反射器的多樣性造成的不必要的衰減可能會很嚴(yán)重。例如，當(dāng)輻射通過每個(gè)輸出反射器，斯托克斯線會經(jīng)歷多達(dá)0.5dB的損耗。并且得到具有如幾個(gè)百分之十之低的反射系數(shù)的布拉格光柵是非常困難的。通過節(jié)省在光共振腔的輸出端的反射器(可能是對應(yīng)于喇曼輻射的或者是具有種子輻射的反射器)，能夠給出一個(gè)變型(參見以下對種子輻射的描述)。這僅當(dāng)失去反射器被裂開的光纖端所替代才可能。這是這樣一個(gè)裂開端，其能提供大約4％的足夠的反射率(菲涅耳反射器(Fresnel reflectivity))以建立光共振腔。但是，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，使用菲涅耳反射達(dá)到比4％小很多的反射率是不可能的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
考慮到如上內(nèi)容，本專利技術(shù)的目標(biāo)是開發(fā)用于發(fā)射具有優(yōu)化的且可能最大的輸出功率的喇曼輻射的喇曼激光器。此外，應(yīng)用用于產(chǎn)生這種喇曼輻射而不意味比現(xiàn)有技術(shù)顯著增加成本的方法也是本專利技術(shù)的目標(biāo)。這個(gè)目標(biāo)是依照本專利技術(shù)通過使用具有特別光共振腔的喇曼激光器，其中光共振腔用于位于喇曼輻射λRR處的波長的電磁輻射。這種共振腔是由具有對應(yīng)于所述喇曼輻射λRR的反射波長的一個(gè)不成對的反射器rRR組成的。通過至少在反射器rRR和喇曼激光器輸出之間的一部分光纖上發(fā)生的瑞利散射，有利地確定需要建立光共振腔的輸出反射器的第二個(gè)反射器。這種瑞利散射是由產(chǎn)生了反射率的隨機(jī)不均勻體的玻璃中分子位置隨機(jī)局部變化所導(dǎo)致的。這種隨機(jī)不均勻體作為小的散射中心。與先前技術(shù)不同，瑞利散射現(xiàn)在不再是噪聲效果，而是根據(jù)本專利技術(shù)可以被開發(fā)來對喇曼激光器的輸出進(jìn)行優(yōu)化。通過將瑞利散射作為與不成對的反射器相聯(lián)系的補(bǔ)充反射器來使用，獲得用于喇曼輻射λRR的具有小于1％的輸出反射率的光共振腔成為可能。有利地，如此定義的反射器的反射率將在百分之幾十的范圍內(nèi)，可能小到0.1％。根據(jù)本專利技術(shù)的這種喇曼激光器特別適合于用作具有喇曼輻射λRR的第二階喇曼激光器，其中喇曼輻射λRR是從倒數(shù)第二個(gè)應(yīng)用的級聯(lián)激勵(lì)喇曼散射所獲得的斯托克斯線。這種第二階喇曼激光器包括至少一個(gè)由一對具有對應(yīng)于種子輻射λseed的發(fā)射波長的反射器(rseed，r’seed)定義的另一個(gè)光共振腔。每一個(gè)這種種子輻射對應(yīng)于從根據(jù)本專利技術(shù)的喇曼激光器中的最后應(yīng)用的級聯(lián)激勵(lì)喇曼散射中獲得的斯托克斯線。有利地，用于種子輻射的光共振腔包括一個(gè)對于它的反射波長λseed具有可調(diào)反射率的輸出反射器r’seed。通過這種方法，有可能更適宜的從0到多于300mW變化種子輻射的功率。只有通過使用根據(jù)本專利技術(shù)的喇曼激光器，才可能以如此高的精確度控制種子輻射的功率。在其他情況下，用于喇曼輻射λRR的“輸出反射器”的低于1％的反射率允許使用用于具有從0到大于25％可調(diào)反射率的種子輻射的輸出反射器r’seed。本專利技術(shù)有利地開發(fā)在附屬權(quán)利要求，下面的描述和附圖中進(jìn)行描述。附圖說明本專利技術(shù)的示例性具體實(shí)施方式現(xiàn)在通過引用附圖進(jìn)行進(jìn)一步的解釋，其中圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有泵浦源的喇曼激光器示意圖；圖2是根據(jù)本專利技術(shù)的喇曼激光器；圖3是根據(jù)本專利技術(shù)的用作第二階喇曼激光器的喇曼激光器；圖4a是根據(jù)本專利技術(shù)的用于第二階喇曼激光器的不同斯托克斯位移的例子；以及圖4b是根據(jù)圖4a的用于1351.5nm波長的喇曼增益。具體實(shí)施例方式圖2表示根據(jù)本專利技術(shù)的喇曼激光器11。這種喇曼激光器11包括一段用作喇曼光纖17的光纖。喇曼光纖17在兩端由一些反射器(ri，ri’)包圍。本例子中，圖2描述了在喇曼激光器11輸入端的5個(gè)反射器21，22，...，25，以及在其輸出端的5個(gè)反射器20，21’，...，24’。所有這些反射器20，21，21’，...，24，24’，25，最好由一些構(gòu)造在所述光纖上的光纖布拉格光柵來組成。但是，其他種類的反射器也是可考慮的。喇曼激光器11通過耦合器16在它的輸入端與泵浦源15進(jìn)行耦合。該泵浦源在進(jìn)入喇曼激光器11的波長λPO處將提供初始泵浦輻射。在喇曼激光器11的輸出端放置了隔離器18用來防止從外界經(jīng)過其輸出進(jìn)入的任何輻射。該輸出本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于在波長λ↓［ＲＲ］處發(fā)射喇曼輻射的喇曼激光器，包括：一段光纖；泵浦源，用于在波長λ↓［ＰＯ］處將初始泵浦輻射引入到所述光纖；多個(gè)空間上分開的反射器對（ｒ↓［ｉ］，ｒ↓［ｉ］’）（ｉ＝１，…，ｎ；ｎ≥１），一對 里的兩個(gè)反射器具有近似的特征反射波長λ↓［ｉ］，以便每一對定義了不同的用于在所述各個(gè)反射波長λ↓［ｉ］處波長的電磁輻射的光共振腔，光共振腔包括用于發(fā)生激勵(lì)的喇曼散射的至少一部分所述光纖，如此選擇光共振腔以便建立一個(gè)級聯(lián)的喇曼激光器， 其特征在于將用于在喇曼輻射λ↓［ＲＲ］處波長的電磁輻射的光共振腔制造在具有對應(yīng)于所述喇曼輻射λ↓［ＲＲ］的反射波長的一個(gè)反射器（ｒ↓［ＲＲ］）的一端，并且制造在由瑞利散射定義的反射器的另一輸出端處，該瑞利散射在一部分所述光纖處發(fā)生，并且對于如此定義的輸出反射器具有小于１％的反射率。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：弗洛朗斯勒普蘭加爾德，索菲博爾內(nèi)，
申請(專利權(quán))人：阿爾卡特公司，
類型：發(fā)明
國別省市：FR[法國]
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。