Ultra-long laser cavities for non-repeated fibre transmission

We propose the use of ultra-long laser cavities for non-repeated fibre communication. We perform a comparison based on nonlinearity management theory between the performance of ultra-long cavities and other amplification schemes for non-repeated transmission.

Discrete solitons in coupled active lasing cavities

We examine the existence and stability of discrete spatial solitons in coupled nonlinear lasing cavities (waveguide resonators), addressing the case of active defocusing media, where the gain exceeds damping in the low-amplitude limit. A new family of stable localized structures is found: these are bright and gray cavity solitons representing the connections between homogeneous and inhomogeneous states. Solitons of this type can be controlled by discrete diffraction and are stable when the bistability of homogenous states is absent. © 2012 Optical Society of America.

Polymer optical fibre sensors for endoscopic optoacoustic imaging

Opto-acoustic imaging (OAI) shows particular promise for in-vivo biomedical diagnostics. Its applications include cardiovascular, gastrointestinal and urogenital systems imaging. Opto-acoustic endoscopy (OAE) allows the imaging of body parts through cavities permitting entry. The critical parameter is the physical size of the device, allowing compatibility with current technology, while governing flexibility of the distal end of the endoscope based on the needs of the sensor. Polymer optical fibre (POF) presents a novel approach for endoscopic applications and has been positively discussed and compared in existing publications. A great advantage can be obtained for endoscopy due to a small size and array potential to provide discrete imaging speed improvements. Optical fibre exhibits numerous advantages over conventional piezo-electric transducers, such as immunity from electromagnetic interference and a higher resolution at small sizes. Furthermore, micro structured polymer optical fibres offer over 12 times the sensitivity of silica fibre. We present a polymer fibre Bragg grating ultrasound detector with a core diameter of 125 microns. We discuss the ultrasonic signals received and draw conclusions on the opportunities and challenges of applying this technology in biomedical applications.

Controlling the properties of microstructured plastic optical fiber Bragg gratings using acousto-optic excitation

A fine control of the mPOF Bragg grating spectrum properties, such as maximum reflected power and 3dB bandwidth, through acousto-optic modulation (AOM) using flexural regime is presented. A numerical comparison of the strain field along mPOFBG - AOM and the similar structure with SMFBG-AOM was presented, showing that the strain field amplitude is higher along the mPOFBG due to its smaller mechanical stiffness. The obtained results can be used in the development of fine-tuned optical filters using low voltage sources and low frequency regimes, to obtain tunable optical filters and to control the shape of the spectrum. Studies of the behavior in different gratings (such as phase shifted and long period gratings) for photonic applications, such as tunable notch filters or tunable cavities, are in progress. It can potentially be applied on tunable optical filters for POF transmission. © 2012 IEEE.

A compact polymer optical fibre ultrasound detector

Polymer optical fibre (POF) is a relatively new and novel technology that presents an innovative approach for ultrasonic endoscopic applications. Currently, piezo electric transducers are the typical detectors of choice, albeit possessing a limited bandwidth due to their resonant nature and a sensitivity that decreases proportionally to their size. Optical fibres provide immunity from electromagnetic interference and POF in particular boasts more suitable physical characteristics than silica optical fibre. The most important of these are lower acoustic impedance, a reduced Young's Modulus and a higher acoustic sensitivity than single-mode silica fibre at both 1 MHz and 10 MHz. POF therefore offers an interesting alternative to existing technology. Intrinsic fibre structures such as Bragg gratings and Fabry-Perot cavities may be inscribed into the fibre core using UV lasers. These gratings are a modulation of the refractive index of the fibre core and provide the advantages of high reflectivity, customisable bandwidth and point detection. We present a compact in fibre ultrasonic point detector based upon a POF Bragg grating (POFBG) sensor. We demonstrate that the detector is capable of leaving a laboratory environment by using connectorised fibre sensors and make a case for endoscopic ultrasonic detection through use of a mounting structure that better mimics the environment of an endoscopic probe. We measure the effects of water immersion upon POFBGs and analyse the ultrasonic response for 1, 5 and 10 MHz.

Relative intensity noise transfer in higher-order distributed amplification through ultra-long fiber cavities

Among the different possible amplification solutions offered by Raman scattering in optical fibers, ultra-long Raman lasers are particularly promising as they can provide quasi-losless second order amplification with reduced complexity, displaying excellent potential in the design of low-noise long-distance communication systems. Still, some of their advantages can be partially offset by the transfer of relative intensity noise from the pump sources and cavity-generated Stokes to the transmitted signal. In this paper we study the effect of ultra-long cavity design (length, pumping, grating reflectivity) on the transfer of RIN to the signal, demonstrating how the impact of noise can be greatly reduced by carefully choosing appropriate cavity parameters depending on the intended application of the system. © 2010 Copyright SPIE - The International Society for Optical Engineering.

Fabrication and Characterization of Efficient Optical Filter Arrays Implemented by 3D Nanoimprint

In dieser Arbeit werden optische Filterarrays für hochqualitative spektroskopische Anwendungen im sichtbaren (VIS) Wellenlängenbereich untersucht. Die optischen Filter, bestehend aus Fabry-Pérot (FP)-Filtern für hochauflösende miniaturisierte optische Nanospektrometer, basieren auf zwei hochreflektierenden dielektrischen Spiegeln und einer zwischenliegenden Resonanzkavität aus Polymer. Jeder Filter erlaubt einem schmalbandigem spektralen Band (in dieser Arbeit Filterlinie genannt) ,abhängig von der Höhe der Resonanzkavität, zu passieren. Die Effizienz eines solchen optischen Filters hängt von der präzisen Herstellung der hochselektiven multispektralen Filterfelder von FP-Filtern mittels kostengünstigen und hochdurchsatz Methoden ab. Die Herstellung der multiplen Spektralfilter über den gesamten sichtbaren Bereich wird durch einen einzelnen Prägeschritt durch die 3D Nanoimprint-Technologie mit sehr hoher vertikaler Auflösung auf einem Substrat erreicht. Der Schlüssel für diese Prozessintegration ist die Herstellung von 3D Nanoimprint-Stempeln mit den gewünschten Feldern von Filterkavitäten. Die spektrale Sensitivität von diesen effizienten optischen Filtern hängt von der Genauigkeit der vertikalen variierenden Kavitäten ab, die durch eine großflächige ‚weiche„ Nanoimprint-Technologie, UV oberflächenkonforme Imprint Lithographie (UV-SCIL), ab. Die Hauptprobleme von UV-basierten SCIL-Prozessen, wie eine nichtuniforme Restschichtdicke und Schrumpfung des Polymers ergeben Grenzen in der potenziellen Anwendung dieser Technologie. Es ist sehr wichtig, dass die Restschichtdicke gering und uniform ist, damit die kritischen Dimensionen des funktionellen 3D Musters während des Plasmaätzens zur Entfernung der Restschichtdicke kontrolliert werden kann. Im Fall des Nanospektrometers variieren die Kavitäten zwischen den benachbarten FP-Filtern vertikal sodass sich das Volumen von jedem einzelnen Filter verändert , was zu einer Höhenänderung der Restschichtdicke unter jedem Filter führt. Das volumetrische Schrumpfen, das durch den Polymerisationsprozess hervorgerufen wird, beeinträchtigt die Größe und Dimension der gestempelten Polymerkavitäten. Das Verhalten des großflächigen UV-SCIL Prozesses wird durch die Verwendung von einem Design mit ausgeglichenen Volumen verbessert und die Prozessbedingungen werden optimiert. Das Stempeldesign mit ausgeglichen Volumen verteilt 64 vertikal variierenden Filterkavitäten in Einheiten von 4 Kavitäten, die ein gemeinsames Durchschnittsvolumen haben. Durch die Benutzung der ausgeglichenen Volumen werden einheitliche Restschichtdicken (110 nm) über alle Filterhöhen erhalten. Die quantitative Analyse der Polymerschrumpfung wird in iii lateraler und vertikaler Richtung der FP-Filter untersucht. Das Schrumpfen in vertikaler Richtung hat den größten Einfluss auf die spektrale Antwort der Filter und wird durch die Änderung der Belichtungszeit von 12% auf 4% reduziert. FP Filter die mittels des Volumengemittelten Stempels und des optimierten Imprintprozesses hergestellt wurden, zeigen eine hohe Qualität der spektralen Antwort mit linearer Abhängigkeit zwischen den Kavitätshöhen und der spektralen Position der zugehörigen Filterlinien.