Large-bandwidth, high-energy pulses in similariton mode-locked fiber lasers

We numerically investigate a fiber laser which contains an active fiber along with a dispersion decreasing fiber both operating at normal dispersion. Large-bandwidth pulses are obtained that can be linearly compressed resulting in ultra-short high-energy pulse generation. ©2010 Crown.

Multi-wavelength ultra-long Raman fibre laser based on Rayleigh-scattering feedback

We experimentally demonstrate a Raman fiber laser with linear cavity based on point-action fibre Bragg grating reflectors and random distributed feedback via Rayleigh scattering in the long fibre providing stable multiple wavelengths (close to ITU grid) output at Watts level. ©2010 IEEE.

Acousto-optic modulation of optical reflection properties in fiber Bragg gratings and the application in fiber lasers

This thesis aims to investigate the interaction of acoustic waves and fiber Bragg gratings (FBGs) in standard and suspended-core fibers (SCFs), to evaluate the influence of the fiber, grating and modulator design on the increase of the modulation efficiency, bandwidth and frequency. Initially, the frequency response and the resonant acoustic modes of a low frequency acousto-optic modulator (f < 1.2 MHz) are numerically investigated by using the finite element method. Later, the interaction of longitudinal acoustic waves and FBGs in SCFs is also numerically investigated. The fiber geometric parameters are varied and the strain and grating properties are simulated by means of the finite element method and the transfer matrix method. The study indicates that the air holes composing the SCF cause a significant reduction of the amount of silica in the fiber cross section increasing acousto-optic interaction in the core. Experimental modulation of the reflectivity of FBGs inscribed in two distinct SCFs indicates evidences of this increased interaction. Besides, a method to acoustically induce a dynamic phase-shift in a chirped FBG employing an optimized design of modulator is shown. Afterwards, a combination of this modulator and a FBG inscribed in a three air holes SCF is applied to mode-lock an ytterbium doped fiber laser. To improve the modulator design for future applications, two other distinct devices are investigated to increase the acousto-optic interaction, bandwidth and frequency (f > 10 MHz). A high reflectivity modulation has been achieved for a modulator based on a tapered fiber. Moreover, an increased modulated bandwidth (320 pm) has been obtained for a modulator based on interaction of a radial long period grating (RLPG) and a FBG inscribed in a standard fiber. In summary, the results show a considerable reduction of the grating/fiber length and the modulator size, indicating possibilities for compact and faster acousto-optic fiber devices. Additionally, the increased interaction efficiency, modulated bandwidth and frequency can be useful to shorten the pulse width of future all-fiber mode-locked fiber lasers, as well, to other photonic devices which require the control of the light in optical fibers by electrically tunable acoustic waves.

Vector self-pulsing in erbium-doped fiber lasers

Insight into instabilities of fiber laser regimes leading to complex self-pulsing operations is an opportunity to unlock the high power and dynamic operation tunability of lasers. Though many models have been suggested, there is no complete covering of self-pulsing complexity observed experimentally. Here, I further generalized our previous vector model of erbium-doped fiber laser and, for the first time, to the best of my knowledge, map tunability of complex vector self-pulsing on Poincare sphere (limit cycles and double scroll polarization attractors) for laser parameters, e.g., power, ellipticity of the pump wave, and in-cavity birefringence. Analysis validated by extensive numerical simulations demonstrates good correspondence to the experimental results on complex self-pulsing regimes obtained by many authors during the last 20 years.

Dissipative solitons in fiber lasers

Dissipative solitons (also known as auto-solitons) are stable, nonlinear, time-or space-localized solitary waves that occur due to the balance between energy excitation and dissipation. We review the theory of dissipative solitons applied to fiber laser systems. The discussion context includes the classical Ginzburg-Landau and Maxwell-Bloch equations and their modifications that allow describing laser-cavity-produced waves. Practical examples of laser systems generating dissipative solitons are discussed.

Fractional Photothermolysis for the Treatment of Hypertrophic Scars: Clinical Experience of Eight Cases

Hypertrophic scars are common problems and represent a challenging condition to treat. Fractional photothermolysis has been effective at resurfacing photodamaged skin, acne scars, and atrophic scars, but there are few reports on its use for hypertrophic scars. To evaluate the safety and efficacy of 1,550-nm erbium-doped fiber laser treatment of hypertrophic scars in eight patients. Eight patients (skin phototypes II-IV) with hypertrophic scars received monthly treatments with a 1,550-nm erbium-doped fiber laser. Energy settings ranged from 35 to 50 mJ, and eight to 10 passes were applied with treatment levels 6 to 8. An independent physician evaluator assessed the treatment response by comparing pre- and posttreatment clinical photographs using a quartile grading scale (grade 1, <= 25%=minimal to no improvement; grade 2, 26-50%=moderate improvement; grade 3, 51-75%=marked improvement; grade 4, > 75%=near total improvement. At four weeks after the last treatment session, a mean grade of 2.4 was achieved based on an independent physician`s clinical assessment. Improvement in pigmentation occurred in all hyperpigmented scars. Hypertrophic scars can be effectively and safely improved with 1,550-nm erbium-doped fiber laser treatment. The authors have indicated no significant interest with commercial supporters.

Hiiliteräspalkin kuitulaserhitsaus

Hitsaavassa teollisuudessa kilpailukyvyn säilyttäminen ja mahdollinen parantaminen edellyttää hitsauksen tehokkuuden nostoa. Laserhitsauksen nopeus, tarkkuus, tasainen laatu ja aikaansaatava syvä tunkeuma ovatkin vakiinnuttaneet menetelmän vankan aseman tehokkaana valmistusmenetelmänä. Sähkön ja heliumin hinnan nousu ovat pakottaneet teollisuuden miettimään entistä tehokkaampien ja ympäristöystävällisempien laserlähteiden hankkimista. Kuitulaserin korkea hyötysuhde, hyvä säteenlaatu, suuri teho ja matalat käyttökustannukset ovat herättäneet kiinnostusta laserhitsaavassa teollisuudessa. Diplomityössä keskityttiin kuitulaserhitsauksen soveltamiseen. Työn tavoitteena oli parantaa kuitulaserhitsausmenetelmän ymmärrystä ja saada käsitys siitä, miten valitaan hitsausparametrien arvot, ja soveltuuko kuitulaser teolliseen tuotantoon. Tutkimuksessa pyrittiin löytämään peruskokeilla optimaaliset hitsausparametrit, joilla syntyy hyvin tunkeutunut, vähän huokosia sisältävä, ja ulkoisesti laadukas hitsi, sekä optimaalinen hitsin tunkeumaprofiili. Lopuksi hitsausparametreja testattiin tuotteen hitsauksessa. Kuitulaser soveltuu erinomaisesti hiiliteräksen hitsaukseen ja hyvin erikoislujien terästen hitsaukseen, kun teräksen hiili- ja rikkipitoisuudet ovat matalia. Sillä on laaja parametrialue. Yleisimmät hitsausvirheet ovat vajaa hitsautumissyvyys ja huokoset. Tässä diplomityössä keskityttiin etsimään yhdelle valmistettavalle tuotteelle optimaaliset kuitulaserhitsausparametrit. Kuitulaserin laser- ja prosessiparametrien vaikutusta hitsiin ei ole juurikaan tutkittu. Diplomityön kokeiden perusteella olisi hyvä tehdä eri materiaalien jatkotutkimusta railonvalmistuksen, kuten liitoksen oksidikerroksen ja ilmaraon sekä suojakaasun, vaikutuksesta hitsiin. Kuitulaserin hyvä säteenlaatu ja muut laser-parametrit ovat tuoneet mukanaan prosessiin uusia ilmiöitä, joita on syytä tutkia lisää.

Ruostumattomien terästen kuitulaserleikkaus

Työ jakaantuu kirjalliseen tutkimukseen sekä kokeelliseen osaan. Työn kirjallisuustutkimus käsittelee laserleikkausta yleisesti ja kartoittaa tämän hetken tilannetta kuitulaserin mahdollisuuksista ruostumattomien terästen leikkauksessa. Työn kokeellinen osuus käsittelee ruostumattomien terästen kuitulaserleikkauksesta levypaksuuksilla 3 mm ja 6 mm. Kokeissa tutkitaan leikkauspään leikkaussuunnan mukaisen kulman muutoksen vaikutusta leikkausnopeuteen. Leikkauksissa määritetään neljälle eri leikkauspään kulmalle suurin mahdollinen leikkausnopeus.

Kehittyneiden hitsausprosessien soveltuvuus alumiinin ja hiiliterästen hitsaukseen

Diplomityössä tutkitaan hitsausprosessien kehitystä. Työn kirjallisen osan alku kuvaa hitsauksen nykypäivää ja tulevaisuutta sekä millainen on hitsaava Suomi. Kehittyneiden hitsausprosessien tarkastelu on jaettu hiiliterästen ja alumiinien hitsausprosesseihin. Hiiliteräksien hitsauksen osalta työssä esitellään kitkahitsaus pyörivällä työkalulla, muunnettu lyhytkaarihitsaus, laserhitsaus, laser-hybridihitsaus ja kapearailohitsaus. Alumiinien hitsauksen osalta työssä esitellään laserhitsaus, muunnettu lyhytkaarihitsaus, kitkahitsaus pyörivällä työkalulla ja vaihtovirta MIG hitsaus. Diplomityön käytännönosuudessa todennettiin hitsausprosessien kehitys. Ensimmäisissä hitsauskokeissa hitsattiin merialumiinia eri kaarityypeillä. Vertailua tehdään pulssihitsauksen, lankapulssihitsauksen sekä CMT-kaarihitsauksen välillä. Koehitsaukset osoittavat CMT-hitsauksen tuottavan MIG-pulssihitsausta pienemmät hitsausmuodonmuutokset. CMT-hitsauksessa alumiinin oksidikerros aiheuttaa MIGpulssihitsausta vähemmän ongelmia, sillä kaari syttyy varmemmin suurillakin hitsausnopeuksilla, eikä hitsiin synny huokosia. Hitsausnopeudella 40 cm/min lankapulssihitsauksella ja MIG-pulssihitsauksella päittäisliitoksena hitsattujen vesileikattujen alumiinikappaleiden hitseihin ei syntynyt huokosia. Kokeen perusteella voidaan todeta, ettei oksidikerroksella ollut vaikutusta hitsin onnistumiseen. Hitsauskokeiden toinen osio tutkii hiilimangaaniteräksisen T-palkin kuitulaserhitsausta. Viiden kilowatin laserteholla hitsattiin onnistuneesti viisi metriä pitkiä T-palkkeja hitsausnopeudella 2 m/min. Takymetrimittauksella ja Tritop 3D-koordinaattimittauksella todennettiin laserhitsatun T-palkin hitsausmuodonmuutosten olevan huomattavasti Twin-jauhekaarihitsauksella hitsattua T-palkkia pienemmät.

Ohutlevyjen laserhitsaus

Tässä diplomityössä tarkasteltiin laseria ja sen käyttöä laserhitsauksessa. Laserin käyttäminen asettaa omat vaatimuksensa ja haasteet laserhitsattavan tuotteen ja mahdollisen kiinnittimen suunnittelulle. Lisäksi laserin käyttö konepajassa asettaa tiettyjä vaatimuksia työympäristölle. Diplomityössä suunniteltiin uudelleen eräs ohutlevystä valmistettava kotelo ja pyrittiin selvittämään soveltuuko se laserhitsattavaksi, ja saako kotelosta hitsattua täysin tiiviin. Kotelo soveltui hyvin laserhitsattavaksi, mutta täysin tiiviin kotelon hitsaaminen oli haasteellista ja hyvin epävarmaa.

Strong infrared spectral broadening in low-loss As-S chalcogenide suspended core microstructured optical fibers

We report the fabrication and characterization of the first guiding chalcogenide As(2)S(3) microstructured optical fibers (MOFs) with a suspended core. At 1.55 mu m, the measured losses are approximately 0.7 dB/m or 0.35 dB/m according to the MOF core size. The fibers have been designed to present a zero dispersion wavelength (ZDW) around 2 mu m. By pumping the fibers at 1.55 mu m, strong spectral broadenings are obtained in both 1.8 and 45-m-long fibers by using a picosecond fiber laser. (C) 2010 Optical Society of America

Near-infrared quantum cutting through a three-step energy transfer process in Nd3+-Yb3+ co-doped fluoroindogallate glasses

The Nd3+-Yb3+ couple was investigated in fluoroindogallate glasses using optical spectroscopy to elucidate the energy transfer mechanisms involved in the downconversion (DC) process. Upon excitation of a Nd3+ ion by an ultraviolet photon, DC through a three-step energy transfer process occurs, in which the energy of the ultraviolet photon absorbed by the Nd3+ ion is converted into three infrared photons emitted by Yb3+ ions, i.e. quantum cutting (QC). In addition, with excitation in the visible, our results confirm that the DC process occurs through a one-step energy transfer process, in which the energy of a visible photon absorbed by the Nd3+ ion is converted into only one infrared photon emitted by an Yb3+ ion. Time-resolved measurements enabled the estimation of the efficiencies of the cross-relaxation processes between Nd3+ and Yb3+ ions.