Un láser para producir longitudes de onda en la banda IV de infrarrojo,

que comprende: un oscilador (110) de láser despolarizado para producir luz despolarizada en un primer estado ortogonal y en un segundo estado ortogonal; al menos un amplificador (120) de fibra para amplificar dicha luz despolarizada; un polarizador (130) para separar dicha luz despolarizada amplificada en un primer estado ortogonal y en un segundo estado ortogonal; un primer dispositivo (140) de conversión de frecuencia para convertir dicha luz despolarizada amplificada en dicho primer estado ortogonal en una longitud de onda en la banda IV; y un segundo dispositivo (150) de conversión de frecuencia para convertir dicha luz despolarizada amplificada en dicho segundo estado ortogonal en una longitud de onda en la banda IV, en el que dicho oscilador (110) de láser despolarizado es un diodo láser, despolarizándose la luz de salida de dicho diodo láser por un despolarizador (200), caracterizado porque dicho despolarizador (200) comprende: un primer divisor (210) de haz de polarización que tiene una fibra (220) de entrada y dos fibras (230) de salida; y un segundo divisor (210) de haz de polarización que tiene dos fibras (230) de entrada y una fibra (220) de salida, en el que dichas dos fibras de entrada de dicho segundo divisor (210) de haz de polarización se empalman con dichas dos fibras de salida de dicho primer divisor (210) de haz de polarización formando una primera trayectoria y una segunda trayectoria, siendo una diferencia de longitudes entre dichas trayectorias primera y segunda mayor que una longitud de coherencia de dicho diodo láser.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a dispositivos láser y más particularmente, a dispositivos láser para producir longitudes de onda en la Banda IV (infrarrojo).

Antecedentes de la invención

Los láseres para su uso en el intervalo de la Banda I de longitudes de onda son adecuados para muchas aplicaciones tales como detección remota, radar de láser, contramedidas por infrarrojo dirigidas, y otras. Normalmente, los láseres que son capaces de trabajar en el intervalo de la Banda I son láseres de tipo bulk hechos a partir de cristales. Sería ventajoso disponer de capacidad de láser de Banda I usando láseres de fibra en lugar de láseres de tipo bulk, ya que se conoce que los láseres de fibra son más fáciles de fabricar, más eficientes, más estables, más robustos, y tienen un haz de salida estable y bien definido. No obstante, se ha pensado que tales láseres de fibra son altamente ineficientes o que es imposible que emitan luz coherente a las longitudes de onda requeridas debido a una baja ganancia, reabsorción por el ión activo, o absorción del material huésped.

Además, los láseres para su uso en el intervalo de la Banda IV de longitudes de onda son asimismo útiles para muchas aplicaciones. Por ejemplo, las contramedidas de IR directas (DIRCM), son sistemas que activan unos medios de interferencia intencionada direccional contra un misil que se acerca. Un ejemplo de un sistema de DIRCM se describe en mayor detalle en el documento WO 2004/109323.

El documento WO 2004/109323 concierne a un sistema de contramedidas de IR directas que incluye un láser de fibra que puede producir longitudes de onda en la Banda IV. El láser de fibra comprende un oscilador de láser despolarizado, un amplificador, un polarizador y dispositivos de conversión de frecuencia.

El documento EP 1 309 113 da a conocer un sistema de transmisión óptica que emplea un amplificador de Raman que incluye una fuente de bombeo de Raman para introducir luz de bombeo despolarizada en el interior de la fibra. La fuente de bombeo incluye una fuente óptica que genera una señal de bombeo óptica polarizada, un divisor óptico que divide la señal de bombeo óptica a partir de la fuente óptica en el interior de dos partes de bombeo, un dispositivo de retardo que retarda partes de bombeo relativas entre sí y un combinador de haz que recibe y que combina las partes de bombeo para formar la luz de bombeo, en la que la luz de bombeo incluye energía óptica en al menos dos estados de polarización ortogonal.

Una fuente ideal para producir una energía de Banda IV para las DIRCM u otras aplicaciones sería un láser de fibra que tuviera una gran energía de pulso. No obstante, los láseres de fibra con altas potencias (CW) y energías de pulso moderadas (mJ) (tales como, por ejemplo, láseres de fibra con doble revestimiento) a longitudes de onda en la Banda IV no existen o no son prácticos para aplicaciones de ingeniería. Específicamente, la Banda IV se genera convirtiendo una longitud de onda disponible. Por ejemplo, un oscilador paramétrico óptico (OPO) basado en niobato de litio polarizado de manera periódica (PPLN) puede convertir la longitud de onda de salida de un láser de fibra de Yb de 1 µma4 µm con un rendimiento de aproximadamente un 10%. Para obtener una salida de 4–5 W, debe usarse un láser 40–50 W. No obstante, las características de la fibra (tales como una fibra de Yb de 20/400) establecen una longitud de fibra de aproximadamente 8 m, lo que puede dar como resultado efectos no lineales tales como dispersión de Brillouin estimulada (SBS), dispersión de Raman estimulada (SRS), y automodulación de fase (SPM, self–phase modulation) si se generan pulsos de alta energía (del nivel de mJ). Además, el OPO no podrá manejar la generación de 4 W a 4 µm, debido particularmente a que el PPLN absorbe esta longitud de onda, lo que da como resultado altos efectos térmicos e inestabilidad. Adicionalmente, la conversión de frecuencia generalmente requiere fuentes de láser polarizado, que son difíciles y costosas de montar usando componentes de mantenimiento de polarización no convencionales.

Sumario de la invención

De acuerdo con un aspecto de la presente invención se proporciona un láser para producir longitudes de onda en la banda IV de infrarrojo. Dicho láser comprende: un oscilador de láser despolarizado para producir luz despolarizada en un primer estado ortogonal y en un segundo estado ortogonal; al menos un amplificador de fibra para amplificar dicha luz despolarizada; un polarizador para separar dicha luz despolarizada amplificada en un primer estado ortogonal y en un segundo estado ortogonal; un primer dispositivo de conversión de frecuencia para convertir dicha luz despolarizada amplificada en dicho primer estado ortogonal a una longitud de onda en la banda IV; y un segundo dispositivo de conversión de frecuencia para convertir dicha luz despolarizada amplificada en dicho segundo estado ortogonal a una longitud de onda en la banda IV, en la que dicho oscilador de láser despolarizado es un diodo láser, despolarizándose la luz de salida de dicho diodo láser mediante un despolarizador, caracterizado porque dicho despolarizador comprende: un primer divisor de haz de polarización que tiene una fibra de entrada y dos fibras de salida; y un segundo divisor de haz de polarización que tiene dos fibras de entrada y una fibra de salida, en el que dichas dos fibras de entrada de dicho segundo divisor de haz de polarización se empalman con dichas dos fibras de salida de dicho primer divisor de haz de polarización formando una primera trayectoria y una segunda trayectoria, en el que una diferencia de longitudes entre dichas trayectorias primera y segunda es más larga que una longitud de coherencia de dicho diodo láser.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención se proporciona un láser para producir longitudes de onda en la banda IV de infrarrojo, en el que dicho primer divisor de haz de polarización es un divisor que mantiene una polarización de 50/50.

De acuerdo con otro aspecto más de la presente invención se proporciona un láser para producir longitudes de onda en la banda IV de infrarrojo, en el que dicho al menos un amplificador incluye amplificadores múltiples.

De acuerdo con otro aspecto más de la presente invención se proporciona un láser para producir longitudes de onda en la banda IV de infrarrojo, en el que dichos primer y segundo dispositivos de conversión de frecuencia se seleccionan del grupo que consiste en: un ZGP OPO; OP–GaAS OPO; un OP–GaAS OPO/OPG; un PPLN OPO; un PPMgOiLN OPO; y un OPG/OPA.

De acuerdo con otro aspecto más de la presente invención se proporciona un láser para producir longitudes de onda en la banda IV de infrarrojo, en el que dicho al menos un amplificador se selecciona del grupo que consiste en: Yb: sílice; Ho: sílice; Yb, Ho: sílice; Yb, Tm: sílice; Tm, Ho: sílice; Yb, Ho: sílice, Tm: ZBLAN; Yb: ZBLAN; Ho: ZBLAN; Er: ZBLAN; Yb, Ho: ZBLAN; Yb, Tm: ZBLAN; Tm, Ho: ZBLAN; Yb, Ho: ZBLAN, Tm: fluoruro; Yb: fluoruro; Ho: fluoruro; Nd: fluoruro; Er: fluoruro; Yb, Ho: fluoruro; Yb, Tm: fluoruro; Tm, Ho: fluoruro; Yb, Ho: fluoruro, Tm: calcogenuro; Vb: calcogenuro; Ho: calcogenuro; Nd: calcogenuro; Er: calcogenuro; Yb, Ho: calcogenuro; Yb, Tm: calcogenuro; Tm, Ho: calcogenuro; Pr: calcogenuro; Dy: calcogenuro; Tb: calcogenuro; e Yb, Ho: calcogenuro.

A menos que se defina de otro modo, todos los términos técnicos y científicos usados en la presente memoria tienen el mismo significado tal como comúnmente entendería un experto en la técnica a la que pertenece esta invención. A pesar de que pueden usarse métodos y materiales similares o equivalentes a los descritos en la presente memoria en la práctica o la realización de pruebas de la presente invención, a continuación se describen métodos y materiales adecuados. Además, los materiales, métodos, y ejemplos son sólo ilustrativos y no pretenden tener un carácter limitante.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describe en la presente memoria, sólo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos. Haciendo ahora referencia específica en detalle a los dibujos, se enfatiza que los detalles mostrados son sólo a modo de ejemplo y para realizar una discusión ilustrativa de las realizaciones preferidas de la presente invención, y se presentan con el objeto de proporcionar lo que se cree que es la descripción más útil y fácilmente comprensible de los principios y aspectos conceptuales de la invención. A este respecto, no se pretende mostrar... [Seguir leyendo]

1. Un láser para producir longitudes de onda en la banda IV de infrarrojo, que comprende:

un oscilador (110) de láser despolarizado para producir luz despolarizada en un primer estado ortogonal y en un segundo estado ortogonal; al menos un amplificador (120) de fibra para amplificar dicha luz despolarizada; un polarizador (130) para separar dicha luz despolarizada amplificada en un primer estado ortogonal y en un segundo estado ortogonal; un primer dispositivo (140) de conversión de frecuencia para convertir dicha luz despolarizada amplificada en dicho primer estado ortogonal en una longitud de onda en la banda IV; y un segundo dispositivo (150) de conversión de frecuencia para convertir dicha luz despolarizada amplificada en dicho segundo estado ortogonal en una longitud de onda en la banda IV, en el que dicho oscilador (110) de láser despolarizado es un diodo láser, despolarizándose la luz de salida de dicho diodo láser por un despolarizador (200), caracterizado porque dicho despolarizador (200) comprende:

un primer divisor (210) de haz de polarización que tiene una fibra (220) de entrada y dos fibras (230) de salida; y un segundo divisor (210) de haz de polarización que tiene dos fibras (230) de entrada y una fibra (220) de salida, en el que dichas dos fibras de entrada de dicho segundo divisor (210) de haz de polarización se empalman con dichas dos fibras de salida de dicho primer divisor (210) de haz de polarización formando una primera trayectoria y una segunda trayectoria, siendo una diferencia de longitudes entre dichas trayectorias primera y segunda mayor que una longitud de coherencia de dicho diodo láser.

2. El láser según la reivindicación 1, en el que dicho primer divisor (210) de haz de polarización es un divisor que mantiene una polarización de 50/50.

3. El láser según la reivindicación 1, en el que dicho al menos un amplificador (120) incluye amplificadores (120) múltiples.

4. El láser según la reivindicación 1, en el que dichos primer y segundo dispositivos (140; 150) de conversión de frecuencia se seleccionan del grupo que consiste en: un ZGP OPO; OP–GaAS OPO; un OP–GaAS OPO/OPG; un PPLN OPO; un PPMgOiLN OPO; y un OPG/OPA.

5. El láser según la reivindicación 1, en el que dicho al menos un amplificador (120) se selecciona del grupo que consiste en: Yb: sílice; Ho: sílice; Yb, Ho: sílice; Yb, Tm: sílice; Tm, Ho: sílice; Yb, Ho: sílice, Tm: ZBLAN; Yb: ZBLAN; Ho: ZBLAN; Er: ZBLAN; Yb, Ho: ZBLAN; Yb, Tm: ZBLAN; Tm, Ho: ZBLAN; Yb, Ho: ZBLAN, Tm: fluoruro; Yb: fluoruro; Ho: fluoruro; Nd: fluoruro; Er: fluoruro; Yb, Ho: fluoruro; Yb, Tm: fluoruro; Tm, Ho: fluoruro; Yb, Ho: fluoruro, Tm: calcogenuro; Yb: calcogenuro; Ho: calcogenuro; Nd: calcogenuro; Er: calcogenuro; Yb, Ho: calcogenuro; Yb, Tm: calcogenuro; Tm, Ho: calcogenuro; Pr: calcogenuro; Dy: calcogenuro; Tb: calcogenuro; e Yb, Ho: calcogenuro.