ПСМ за счет нелинейного вращения поляризации

Данный метод ПСМ используется в лазерах УКИ 4го поколения. В отличие от твердотельных лазеров, в волоконных элементы располагаются по длине световодов, образующих резонатор. В волоконных лазерах эффект самофокусировки основан на эффекте нелинейного вращения поляризации.

Оптическое волокно всегда имеет определенное двулучепреломление.

В волокне с оптически идеальной симметричной круговой сердцевиной и оболочкой как в объемной изотропной среде излучение с ┴ линейной поляризацией распространялось бы с одинаковыми скоростями. Небольшое отклонение сердцевины или оболочки от идеальной вращательной симметрии, а также появление анизотропии ведут к появлению двулучепреломления (также двулучепреломление может быть вызвано нестабильностью температуры.)

двулучепреломление – эффект расщепления в анизотропных (физ. свойства зависят от направления) средах луча света на 2 составляющие: обыкновенный луч и необыкновенный луч. Эти лучи линейно поляризованы и их плоскости поляризации ┴ друг другу. Для каждого из этих лучей свой показатель преломления: n₀ и n_e.

Причины появления анизотропии в симметричном оптическом волокне:

внутренние:

внешние:

Некоторые специальные типы волокна изготавливают с постоянным значением двулучепреломления. Такое волокно сохраняет поляризацию света, если она соответствует одному из 2х собственных типов поляризации волокна. Такое волокно называют анизотропным волокном.

Интенсивность распространения лучей в волокне определяется расположением плоскости падающего линейно поляризованного излучения и волокна.

Для каждого из этих лучей действует явление ФСМ. За счет ФСМ дополнительный набег фазы равен:

Набег фазы между обыкновенным и необыкновенным лучом равен

При пространственном совмещении о и е лучей, что всегда реализуется в волокне, разность фаз между о и е ведет к изменению поляризации на выходе волокна. Если на входе излучение с эллиптической поляризацией, то на выходе эллипс поляризации повернется, причем угол поворота будет зависеть от интенсивности излучения.

На основе этого эффекта можно добиться дискриминации флуктуационных импульсов, необходимых для ПСМ.

Схема дискриминации по интенсивности:

Лазерное излучение проходит через линейный поляризатор, становясь линейно поляризованным, далее поступает на двулучепреломляющую пластинку, после которой излучение становится эллиптически поляризованным, причем состояние поляризации не зависит от интенсивности. Затем эллиптически поляризованное излучение поступает на вход волокна, в котором за счет нелинейного вращения поляризации осуществляется поворот эллипса поляризации, причем этот поворот зависит от интенсивности. После волокна располагается анализатор, являющийся линейным поляризатором, располагающийся таким образом, чтобы ось поляризатора совпадала с большой осью эллипса поляризации излучения при высокой интенсивности излучения. Таким образом излучение с высокой интенсивностью с меньшей степенью поглощается, чем с низкой, т. е. осуществляется дискриминация по интенсивности, что является необходимым условием для ПСМ.