Láseres Brillouin-FDML de cavidad de anillo

Abstract

RESUMEN: El láser basado en fibra óptica es la primera tecnología que desafía el dominio de los láseres tradicionales. Su estructura simple, calidad del haz de salida, altos niveles de potencia, eficiencia y costes de mantenimiento han contribuido a su amplia adopción en la industria y a constituir un campo activo de investigación. Los láseres basados en efectos no lineales, en especial los desarrollados a partir del scattering estimulado de Brillouin constituyen un grupo particular que ofrecen potencialidades como fuentes de frecuencia única de bajo ruido y ancho de línea estrecho. Numerosas investigaciones han centrado su atención en ellos, implementando estructuras que operan en onda continua y en régimen pulsado. Una configuración interesante por su sencilla implementación y capacidad para producir láseres pulsados con un amplio rango de sintonización de longitudes de onda es la que utiliza un láser FDML (Fourier Domain Mode Locking) como bombeo para generar el láser Brillouin en cavidades de anillo. Al respecto existen pocos acercamientos, por lo que este trabajo se propuso caracterizar de manera teórica y experimental estos láseres. Se analizó el comportamiento de un láser FDML-Brillouin para diferentes longitudes de fibra de retardo, obteniéndose valores similares de potencia óptica y eléctrica, pero para cavidades más largas se midieron pulsos temporales más estrechos. Asimismo, se analizó el scattering de Brillouin en una cavidad de anillo para diferentes parámetros del filtro sintonizable y de valores de corriente del amplificador óptico. Los resultados de las mediciones realizadas en este montaje indican que al variar el nivel de voltaje aplicado al filtro sintonizable para mayores valores de corriente del amplificador óptico de semiconductor se obtiene mayor potencia óptica. En el caso de variación de la frecuencia se obtiene poca fluctuación de la potencia óptica. Con el aumento de la corriente para los distintos valores de frecuencia se elevan los niveles de potencia. Por otra parte, se obtuvo el mayor ancho de banda de sintonización al variar la frecuencia en el valor de 9.151 Hz para 300 mA.

ABSTRACT: The fiber-based laser is the first technology to challenge the dominance of traditional lasers. Its simple structure, output beam quality, high power levels, efficiency and maintenance costs have contributed to its widespread adoption in industry and active field of research. Lasers based on nonlinear effects, especially those developed from stimulated Brillouin scattering are a particular group that offer potential as low- noise, narrow linewidth single-frequency sources. Numerous investigations have focused their attention on them by implementing structures operating in continuous wave and pulsed regime. An interesting configuration for its simple implementation and ability to produce pulsed lasers with a wide range of wavelength tuning is the one that uses a FDML (Fourier Domain Mode Locking) laser as a pump to generate the Brillouin laser in ring cavities. There are few approaches in this respect, so this work was proposed to characterize theoretically and experimentally these lasers. The behavior of a FDML- Brillouin laser was analyzed for different delay fiber lengths obtaining similar values of optical and electrical power but for longer cavities narrower temporal pulses were measured. Brillouin scattering in a ring cavity was also analyzed for different parameters of the tunable filter and current values of the optical amplifier.The results of the measurements performed in this setup indicate that varying the voltage level applied to the tunable filter for higher current values of the semiconductor optical amplifier results in higher optical power. In the case of frequency variation, little fluctuation of the optical power is obtained. With the increase of current for different frequency values the power levels are raised. On the other hand,a maximum tuning bandwidth of 41.83 nm was obtained by varying the frequency by a value of 9.151 Hz for 300 mA.