Interacción acusto-óptica en fibra óptica basada en ondas de flexión: moduladores y láseres de fibra óptica

Abstract

Se presenta la interacción acusto-óptica en fibra óptica basada en ondas acústicas de flexión y su aplicación en el desarrollo de dispositivos de fibra óptica tales como filtros acusto-ópticos, moduladores y láseres. Primeramente se presenta un filtro acusto-óptico rechazabanda y con base en la teoría de modos acoplados se desarrolla un modelo numérico para simular su espectro de transmisión, dicho modelo es extendido para incluir el efecto de la interacción acusto-óptica en fibras ópticas estrechadas. Mediante la herramienta de simulación se analiza la contribución de las diferentes secciones de la fibra estrechada en el ensanchamiento del espectro de transmisión para fibras estrechadas a 80, 70 y 65 μm. A su vez, con el objetivo de obtener un espectro de transmisión con fondo plano, la simulación es utilizada para el diseño de una fibra estrechada con un perfil geométrico complejo. En segundo lugar, se presenta un filtro acusto-óptico pasabanda basado en un bloqueador del modo fundamental. El bloqueador del modo fundamental se compone de un pequeño segmento de fibra sin núcleo fusionado con dos segmentos de fibra óptica estándar. El filtro es mejorado al considerar el efecto de la atenuación de las ondas acústicas de flexión a lo largo de la fibra óptica, con lo que se obtiene una longitud de interaccíon óptima de 70 cm para el dispositivo. Se obtuvo un pico de transmisión con pérdidas por inserción 1.2 dB y ancho de banda de 0.83 nm para una longitud de onda de 1527 nm. El filtro fue modificado para lograr la generación de una onda de flexión estacionaria, con lo que fue convertido en un modulador acusto-óptico pasabanda. El modulador presentó una profundidad de modulación máxima de 28 % a la longitud de onda de 1526.8 nm para una frecuencia acústica de 2.384 MHz. Finalmente, se muestra la aplicación del filtro acusto-óptico pasabandas en un láser de Q-Switch todo fibra.El filtro fue incluido en una cavidad láser de anillo todo-fibra, con lo que fue posible variar la longitud de onda de emisión de 1542 a 1572.7 nm en el régimen de onda continua. Bajo una señal acústica modulada en el filtro se indujo una variación periódica de las pérdidas en la cavidad, con lo que fue posible generar pulsos de Q-Switch a una longitud de onda de 1572.7 nm con una frecuencia de repetición de 1.1 kHz. La potencia pico de los pulsos de Q-Switch fue de 7.8 W para un bombeo de 242 mW.