ES2912964T3 - Procedimiento para retardar una señal óptica - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para retardar una señal (P1) óptica útil que tiene un valor l de longitud de onda comprendido entre 0,2 mm y 3 mm, con respecto a una señal (P2) óptica de referencia que tiene el mismo valor l de longitud de onda, que comprende las siguientes acciones que se realizan simultáneamente: - provocar que la señal (P1) óptica útil se propague en una fibra (1) óptica, entre dos extremos (1a, 1b) opuestos de dicha fibra óptica, mientras que la señal (P2) óptica de referencia no se propaga en dicha fibra óptica; - provocar que al menos una parte de la señal (P1) óptica útil que se ha propagado en la fibra (1) óptica sin cambio en el valor de longitud de onda de dicha parte de la señal óptica útil, se mezcle con la señal (P2) óptica de referencia, de modo que una intensidad óptica estacionaria producida por la mezcla de señales ópticas depende de un retardo que es efectivo para la parte de la señal óptica útil debido al tiempo de propagación en la fibra óptica; y - ajustar una longitud (L) de la fibra (1) óptica a través de estiramiento elástico de dicha fibra óptica, para producir un valor seleccionado para el retardo debido al tiempo de propagación de la parte de la señal (P1) óptica útil en la fibra óptica, o para obtener un valor seleccionado para la intensidad óptica estacionaria producida por la mezcla de señales ópticas, caracterizado porque una parte de la fibra (1) óptica que está comprendida entre ambos extremos (1a, 1b) de dicha fibra óptica, es una parte (10) de fibra cónica que tiene un diámetro (d10) comprendido entre l/3 y mm, de modo que una relación (ΔL/L)/T, la inversa del módulo de Young, está comprendida entre 20 %/N y 4-105 %/N, en donde L es una longitud de la parte de fibra cónica, T es una tensión aplicada a la fibra óptica entre ambos extremos de la misma para estirar elásticamente la parte de fibra cónica, ΔL es un alargamiento elástico de dicha parte de fibra cónica provocado por la tensión T, y siendo ΔL/L la relación de alargamiento expresada como un valor porcentual.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento para retardar una señal óptica
Sector técnico
La presente memoria descriptiva se refiere a un procedimiento para retardar una señal óptica y un dispositivo adecuado para implementar tal procedimiento.
Estado de la técnica
El retardo de una señal óptica útil antes de mezclarla con una señal óptica de referencia que tiene un valor de longitud de onda común con la señal óptica útil se implementa para muchas aplicaciones, en particular para aplicaciones de comunicación, aplicaciones de sensores ópticos, síntesis de haz de energía, etc. Por tanto, se produce una interferencia, y las características de esta interferencia, que incluyen patrón o intensidad de interferencia, son constantes a lo largo del tiempo cuando el retardo aplicado a la señal óptica útil con respecto a la señal óptica de referencia es constante. La implementación práctica común consiste en dividir una señal óptica inicial para dar dos partes, que forman respectivamente la señal óptica útil y la señal óptica de referencia, y entonces alterar al menos una de las señales ópticas útil y de referencia de modo que su fase contenga una información útil, y a continuación, hacer que las señales ópticas útil y de referencia interfieran entre sí para extraer la información útil. Obviamente, las características de interferencia varían a lo largo del tiempo cuando la alteración de la señal óptica útil y/o de referencia es variable en el tiempo, y/o el retardo aplicado a la señal óptica útil es variable en el tiempo. En particular, se conoce el retardo de una señal óptica haciendo que se propague dentro de una fibra óptica, y, hacer variar el retardo que se produce de este modo modificando la longitud de la fibra óptica. La fibra óptica varía elásticamente en longitud al estirarla usando cualquier sistema apropiado. Normalmente, se necesita una fuerza de unos 35 N (Newton) para aumentar la longitud de la fibra óptica en un 1%, en particular, cuando la fibra óptica es de tipo monomodo. En tales condiciones, es necesaria una fibra de 15 metros de largo para obtener un aumento de retardo de 1 ns (nanosegundo), usando una tensión de aproximadamente 35 N aplicada a la fibra óptica para estirarla. Pero tal valor para la tensión requiere medios de producción de tensión que son complejos, engorrosos, pesados y costosos. Por ejemplo, un valor de tensión de 35 N requiere implementar una tensión del orden de 1 kV (kilovoltio) cuando se usa un sistema piezoeléctrico para estirar la fibra óptica. Esto requiere el uso de una gran fuente de tensión de CC. El documento internacional WO 2019/183953 A1 da a conocer un procedimiento que comprende las características enumeradas en el preámbulo de la reivindicación 1 y un dispositivo que comprende las características enumeradas en el preámbulo de la reivindicación 12.
Problema técnico
Partiendo de esta situación, la presente invención tiene como objeto retardar una señal óptica de manera sencilla, que puede implementarse con mayor facilidad y menor precio que en la técnica anterior.
Objeto de la invención
Con este fin, un primer aspecto de la invención propone un procedimiento para retardar una señal óptica útil que tiene un valor X de longitud de onda comprendido entre 0,2 |im (micrómetro) y 3 |im, con respecto a una señal óptica de referencia que tiene el mismo valor X de longitud de onda, comprendiendo este procedimiento las siguientes acciones que se realizan simultáneamente:
- provocar que la señal óptica útil se propague en una fibra óptica, entre dos extremos opuestos de esta fibra óptica, mientras que la señal óptica de referencia no se propaga en la fibra óptica;
- provocar que al menos una parte de la señal óptica útil que se ha propagado en la fibra óptica sin cambiar el valor de la longitud de onda de esta parte de la señal óptica útil, se mezcle con la señal óptica de referencia, de modo que una intensidad óptica estacionaria producida por la mezcla de señales ópticas depende de un retardo que es efectivo para la parte de la señal óptica útil debido al tiempo de propagación en la fibra óptica; y
- ajustar una longitud de la fibra óptica a través de estiramiento elástico de esta fibra óptica, para producir un valor seleccionado para el retardo debido al tiempo de propagación de la parte de la señal óptica útil en la fibra óptica, o para obtener un valor seleccionado para la intensidad óptica estacionaria producida por la mezcla de señales ópticas.
Según la invención, una parte de la fibra óptica que está comprendida entre ambos extremos de esta fibra óptica, es una parte de fibra cónica que tiene un diámetro comprendido entre X/3 y 10 |im, de modo que una relación (AL/L)/T está comprendida entre 20 %/N y 4105 %/N, en donde L es una longitud de la parte de fibra cónica, T es una tensión aplicada a la fibra óptica entre ambos extremos de la misma para estirar elásticamente la parte de fibra cónica, AL es una alargamiento elástico de la parte de fibra cónica provocado por la tensión T, y siendo AL/L la
relación de alargamiento expresada como valor porcentual.
Puede obtenerse una parte de fibra cónica a partir de una fibra óptica, en particular una fibra óptica monomodo, calentándola hasta la temperatura de transición vítrea y estirando simultáneamente la fibra óptica de modo que su diámetro se reduzca a menos de 10 |im. Después de procesarse de esta manera, la parte de fibra cónica ya no tiene un núcleo y revestimiento independientes, sino que consiste en un medio transparente continuo que todavía permite la propagación guiada de la señal óptica útil gracias a la diferencia de índice de refracción que existe en la superficie de contacto periférica de la parte de fibra cónica con un medio externo tal como aire. Cada parte de extremo de la fibra óptica puede no ser cónica, de modo que la propagación guiada de la señal óptica útil experimenta una transición adiabática entre cada parte de extremo de fibra óptica y la parte de fibra cónica.
Gracias al uso de una parte de fibra cónica, la relación (AL/L)/T, que es la inversa del módulo de Young, puede ser mayor, de modo que se reduce el valor de tensión que es necesario para producir un valor de alargamiento deseado para la fibra óptica. Por ejemplo, puede producirse un alargamiento AL/L de aproximadamente el 6% con una tensión T de aproximadamente 1 mN (miliNewton) aplicada a la parte de fibra cónica. Tal valor de tensión reducido puede producirse usando medios de estiramiento menos complejos, en particular medios que son ligeros y/o menos engorrosos y/o menos costosos, en comparación con aquellos necesarios para producir el mismo valor de alargamiento pero para una fibra óptica habitual.
Las siguientes particularidades o mejoras de la invención pueden implementarse adicionalmente, de manera independiente o mediante una combinación de varias de las mismas:
- la relación (AL/L)/T puede ser superior al 102 %/N;
- la tensión que se aplica a la fibra óptica entre ambos extremos de la misma para estirar elásticamente la parte de fibra cónica, puede estar comprendida entre 10-6 N y 10-1 N, preferiblemente entre 7.10-5 N y 10-2 N;
- la relación de alargamiento AL/L de la parte de fibra cónica que se estira elásticamente puede estar comprendida entre el 1% y el 6%;
- la longitud L de la parte de fibra cónica puede estar comprendida entre 10-3 m (metro) y 1 m, preferiblemente entre 5-10-3 m y 0,5 m;
- el retardo debido al tiempo de propagación de la parte de la señal óptica útil en la fibra óptica cuando la parte de fibra cónica se estira elásticamente, puede estar comprendido entre 0,1 ps y 200 ps, preferiblemente entre 1 ps y 100 ps, en comparación con la propagación en la fibra óptica con la parte de fibra cónica sin estirar;
- la fibra óptica puede estar compuesta por un núcleo de fibra óptica rodeado por un revestimiento de fibra óptica, y rodeada adicionalmente por un recubrimiento a base de polímero, en partes de cable flexible de fibra de la fibra óptica además de la parte de fibra cónica, y la parte de fibra cónica puede estar desprovista de recubrimiento a base de polímero y estar formada por una mezcla de materiales respectivos del núcleo de fibra óptica y el revestimiento de fibra óptica;
- la parte de fibra cónica puede tener un diámetro menor de 5 |im;
- la parte de fibra cónica puede estar encerrada dentro de un recipiente, preferiblemente un recipiente sellado; y - el alargamiento de la parte de fibra cónica puede producirse por un sistema de estiramiento basado en un accionador piezoeléctrico, y/o basado en un tornillo micrométrico, que se conecta a al menos uno de ambos extremos de la fibra óptica.
En general, para la invención, el procedimiento puede comprender además:
- usar la parte de la señal óptica útil que se ha propagado en la fibra óptica sin cambio en su valor X de longitud de onda, o la señal óptica de referencia, para al menos una aplicación seleccionada en la lista comprendida por interferometría, en particular interferometría cuántica, retardo o sincronización de señal, transmisión de señales, en particular telecomunicación óptica, formación de haces de láser, en particular síntesis de haces de láser de potencia, diseño de osciladores ópticos, obtención de imágenes, en particular tomografía de coherencia óptica, optoelectrónica ultrarrápida, criptografía y diseño de fuentes de luz para análisis de espectrofotometría.
Un segundo aspecto de la invención propone un dispositivo que está adaptado para retardar una señal óptica útil que tiene un valor X de longitud de onda comprendido entre 0,2 |im y 3 |im, dispositivo que comprende:
- una fibra óptica que se extiende entre dos extremos de la misma;
- medios para inyectar la señal óptica útil en la fibra óptica, y medios para recuperar al menos una parte de la señal óptica útil que se ha propagado en la fibra óptica sin cambiar el valor de longitud de onda;
- medios para ajustar una longitud de la fibra óptica a través del estiramiento elástico de esta fibra óptica, para producir un valor seleccionado para un retardo que es efectivo para la parte de la señal óptica útil debido al tiempo de propagación de esta parte de la señal óptica útil en la fibra óptica; y
- medios para mezclar la parte de la señal óptica útil que se ha propagado en la fibra óptica sin cambiar su valor de longitud de onda, con una señal óptica de referencia que tiene el mismo valor X de longitud de onda que la señal óptica útil, de modo que una intensidad óptica estacionaria producida por la mezcla de señales ópticas depende del retardo que es efectivo para la parte de la señal óptica útil debido al tiempo de propagación en la fibra óptica.
En el dispositivo de la invención, una parte de la fibra óptica que está comprendida entre ambos extremos de la misma, es una parte de fibra cónica que tiene un diámetro comprendido entre 0,067 |im y 10 |im, de modo que una relación (AL/L)/T está comprendida entre 20 %/N y 4105 %/N, en donde L es una longitud de la parte de fibra cónica, T es una tensión que va a aplicarse a la fibra óptica entre ambos extremos de la misma para estirar elásticamente la parte de fibra cónica, AL es un alargamiento elástico de la parte de fibra cónica provocado por la tensión T, y siendo AL/L la relación de alargamiento expresada en valor porcentual.
En particular, tal dispositivo de la invención puede formar parte de un interferómetro, en particular, un interferómetro cuántico, un dispositivo de retardo de señal, un dispositivo de transmisión de señales, en particular, un dispositivo óptico de telecomunicaciones, un dispositivo de formación de haces de láser, en particular, un dispositivo de síntesis de haces de láser de potencia, un oscilador óptico, un dispositivo de obtención de imágenes, en particular, un dispositivo de tomografía de coherencia óptica, un dispositivo optoelectrónico ultrarrápido, un dispositivo de criptografía y una fuente de iluminación para el análisis de espectrofotometría.
Descripción de las figuras
Estas y otras características y beneficios de la presente invención resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada no limitativa de diversas implementaciones, con referencia a los siguientes dibujos adjuntos: La figura 1a es una representación esquemática de una fibra óptica;
La figura 1b es una representación esquemática de una fibra óptica que incluye una parte de fibra cónica; y La figura 2 ilustra una aplicación de la fibra óptica de la figura 1b según la invención.
Descripción detallada de la invención
Por motivos de claridad, los tamaños de los elementos que aparecen en estos dibujos no corresponden a las dimensiones o relaciones de dimensión reales. Asimismo, los mismos números de referencia que se indican en diferentes figuras indican elementos idénticos de elementos con una función idéntica. Sin indicación adicional, la temperatura de todas las partes de fibra óptica tenidas en consideración a continuación en el presente documento es la temperatura ambiente, por ejemplo, igual a 25°C. Todos los valores de longitud de onda indicados a continuación en el presente documento se refieren a luz que se propaga en un espacio libre, con el mismo valor de frecuencia que para el/los modo(s) guiado(s) tenido(s) en consideración.
Con referencia a la figura 1a, una fibra 1 óptica se extiende entre dos extremos opuestos de la misma, con números de referencia 1a y 1b respectivos. La fibra 1 óptica está diseñada para guiar luz con una longitud de onda comprendida entre 0,2 |im y 3 |im. De manera habitual, la fibra 1 óptica tiene un núcleo 11 con un diámetro dn de núcleo, un revestimiento 12 con un diámetro d12 de revestimiento y un recubrimiento 13 con un diámetro d13 exterior. El núcleo 11 y el revestimiento 12 están comprendidos por material de vidrio dopado con elementos dopantes y concentraciones respectivos adecuados, y el recubrimiento 13 puede ser de material polimérico, por ejemplo, de material orgánico a base de acrilato. Los diámetros dn, d12 y d13 pueden ser de aproximadamente 9 |im, 125 |im y 250 |im, respectivamente. Tal fibra óptica puede ser adecuada para aplicaciones de telecomunicaciones a una longitud de onda de aproximadamente 1,5 |im, por ejemplo. L1 denota la longitud de la fibra 1 óptica entre ambos extremos 1a y 1b.
Tal fibra óptica diseñada para aplicaciones de telecomunicaciones, tal como está disponible comercialmente, tiene una relación de alargamiento de aproximadamente el 1% cuando se somete a una tensión T de 35 N. La relación de alargamiento se define como AL1/L1, en donde AL1 es el aumento de longitud de la fibra óptica. 1 cuando se somete a la tensión T entre ambos extremos 1a y 1b, en comparación con el valor de la longitud L1 cuando no se aplica tensión. Esto conduce a un valor para la relación (AL1/Li)/T de aproximadamente 2,9.10'2 %/N. En tales condiciones, para una longitud de onda de luz igual a 1,550 |im, siendo los valores respectivos del índice de refracción del núcleo 11 y del revestimiento 12 iguales a aproximadamente 1,45 y 1,44, siendo L1 igual a 15 m, siendo la tensión T igual a
35 N, el tiempo de propagación de la luz desde el extremo 1a de fibra óptica hasta el extremo 1b de fibra óptica aumenta 1 ns en comparación con el tiempo de propagación sin tensión aplicada entre ambos extremos 1a y 1b de fibra óptica. Si la tensión T se produce usando un sistema de base piezoeléctrica, el valor de tensión necesario para implementarse puede ser de hasta 1 kV (kilovoltio). Si se aplica tensión a la fibra 1 óptica con vistas a obtener un valor de aproximadamente el 2% para la relación de alargamiento (AL1/L1), la fibra 1 óptica se rompe.
La figura 1b muestra una fibra óptica modificada que va a usarse para la invención, que puede obtenerse a partir de la fibra 1 óptica de la figura 1a, el recubrimiento 13 se elimina en una parte de la fibra 1 óptica intermedia entre ambos extremos 1a y 1b, usando cualquier procedimiento conocido en la técnica para tal eliminación, lo que incluye la cocción selectiva del material de recubrimiento orgánico. Entonces, la fibra 1 óptica se estira en esta parte desprovista de recubrimiento 13 aplicando una tensión adecuada a la parte de fibra óptica y calentándola localmente hasta la temperatura de transición vítrea. De manera conocida, se produce de esta manera una parte 10 de fibra cónica, con un diámetro menor de 10 |im, por ejemplo igual a 1 |im. L y d10 indican el diámetro y la longitud de esta parte 10 de fibra cónica, respectivamente. Las partes 10a y 10b de fibra óptica no cónicas residuales permanecen entre los extremos 1a y 1b de fibra óptica respectivamente y la parte 10 de fibra cónica. De manera conocida, el material de la parte 10 de fibra cónica es una mezcla de las composiciones vítreas respectivas del núcleo 11 y el revestimiento 12, y la luz con longitud X de onda que puede propagarse en la fibra 1 óptica, en particular en las partes 10a y 10b de fibra óptica no cónicas, también puede propagarse según un modo guiado especial a lo largo de la parte 10 de fibra cónica. Este modo guiado especial se basa en la diferencia del índice de refracción que existe en la superficie de contacto periférica de la parte 10 de fibra cónica con el aire. Con este fin, el diámetro d10 de la parte 10 de fibra cónica debe ser mayor que X/3, de lo contrario ya no es posible una propagación de luz guiada a lo largo de esta parte 10. El límite inferior X/3 para el diámetro d10 es igual a aproximadamente 0,52 |im cuando X=1,550 |im. Se produce una transición de modo de propagación adiabática entre la parte 10a de fibra óptica no cónica y la parte 10 de fibra cónica, y luego entre la parte 10 de fibra cónica y la parte 10b de fibra óptica no cónica, de modo que la luz con un valor X de longitud de onda que se imparte en la fibra 1 óptica modificada en el extremo 1a de fibra se recupera en el extremo 1b de fibra sin modificación del valor de la longitud de onda después de haberse propagado sucesivamente a lo largo de la parte 10a de fibra óptica no cónica, la parte 10 de fibra cónica y luego la parte 10b de fibra óptica no cónica.
Cuando la parte 10 de fibra cónica tiene 1 |im de diámetro (d10=1 |im) y 0,3 m de longitud (L=0,3 m), y se ha obtenido a partir de la fibra 1 óptica descrita con referencia a la figura 1a, la relación (AL/L)/T de la parte 10 de fibra cónica es de aproximadamente 4105 %/N. Esto significa que se obtiene un valor de aproximadamente el 6% para la relación de alargamiento (AL/L) cuando la tensión T es de aproximadamente 1 mN (miliNewton). Pueden obtenerse valores más bajos para la relación (AL/L)/T para valores de d10 más altos, al tiempo que permanecen por debajo del valor original de la relación (AL1/Li)/T que es efectivo para la fibra 1 óptica no cónica. Obviamente, el alargamiento de las partes 10a y 10b de fibra óptica no cónicas es insignificante en comparación con el de la parte 10 de fibra cónica en la fibra óptica modificada de la figura 1b.
La figura 2 representa los componentes principales de un dispositivo 100 interferométrico que comprende la fibra 1 óptica modificada de la figura 1b. Ambos extremos 1a y 1b de fibra óptica se sostienen firmemente mediante abrazaderas 11a y 11b que se mantienen separadas una con respecto a otra mediante cualquier medio mecánico intermedio, por ejemplo, un tubo 12 rígido que se extiende en paralelo a la fibra 1 óptica modificada y rodea a esta última. La abrazadera 11b puede ser fija con respecto al tubo 12, mientras que la abrazadera 11a puede estar conectada al tubo 12 usando un sistema 13 móvil intermedio. Tal sistema 13 móvil está dispuesto para desplazar el extremo 1a de fibra óptica paralelo al eje de la fibra, alejándolo del extremo 1b de fibra óptica. Por tanto, aplica una tensión T a la fibra 1 óptica modificada, produciendo de este modo un alargamiento de esta última. El sistema 13 móvil intermedio corresponde a los medios para ajustar la longitud de la fibra óptica mencionada en la parte general de esta descripción. Puede realizarse mediante cualquier medio práctico conocido en la técnica. Por ejemplo, el sistema 13 móvil intermedio puede basarse en una parte de material piezoeléctrico, que se combina con una fuente 14 de CC variable usando conexiones 15 eléctricas apropiadas, lo que incluye electrodos que están dispuestos en la parte de material piezoeléctrico. Ventajosamente, el tubo 12, las abrazaderas 11a y 11b y el sistema 13 móvil intermedio forman un recipiente sellado adecuado para evitar que partículas contaminantes y/o de polvo alcancen la superficie de la parte 10 de fibra cónica. El número de referencia 20 indica tal sistema de estiramiento de fibra en su totalidad, que es adecuado para estirar elásticamente la parte 10 de fibra cónica. Al dimensionar la fibra 1 óptica modificada tal como se indicó anteriormente con respecto a la figura 1b, hacer que la fuente 14 de CC produzca un valor de tensión de varios voltios pero de menos de 30 V puede ser suficiente para aumentar en 50 ps el tiempo de propagación de la luz en la fibra 1 óptica modificada, entre ambos extremos 1a y 1b de fibra.
Alternativamente, el sistema 20 de estiramiento de fibras puede basarse en un tornillo micrométrico, por ejemplo tal tornillo micrométrico puede hacerse rotar mediante un motor paso a paso.
Los otros componentes del dispositivo 100 interferométrico son los siguientes, por ejemplo, para formar un dispositivo conectado totalmente con fibra:
101: fuente de luz, por ejemplo, un láser de onda continua o un láser pulsado que funciona con un valor de longitud
de onda de 1550 nm (nanómetro), denominado láser de CW,
102, 103: acopladores ópticos, por ejemplo, acopladores de ondas evanescentes, y
104: fotodiodo
Se usan medios de implementación de tipo fibra apropiados para conectar ópticamente los extremos 1a y 1b de la fibra 1 óptica modificada a otras partes del dispositivo 100 interferométrico. De manera conveniente, las partes 10a y 10b de fibra óptica no cónicas pueden formar partes flexibles para usarse para estas conexiones ópticas. El acoplador 103 óptico forma los medios para mezclar una primera parte P1 de la luz producida por la fuente 101 que se ha propagado en la fibra 1 óptica modificada, lo que incluye la parte 10 de fibra cónica, con una segunda parte P2 de la luz producida por la fuente 1 que se ha transmitido por el acoplador 102 óptico al acoplador 103 óptico sin desplazarse a lo largo de la fibra 1 óptica modificada. En la parte general de la presente descripción, la parte P1 de luz que se propaga en la fibra 1 óptica modificada se ha denominado señal óptica útil, y la parte P2 de luz que no se propaga en la fibra 1 óptica modificada se ha denominado señal óptica de referencia.
El funcionamiento de tal dispositivo 100 interferométrico se conoce bien. La señal eléctrica que se emite por el fotodiodo 104 refleja una diferencia de fase de trayectoria que existe entre la primera parte P1 y la segunda parte P2 de la luz producida por la fuente 101. Esta diferencia de fase depende a su vez del retardo de propagación de la luz que se produce en la fibra 1 óptica modificada cuando la fuente 14 de CC variable suministra una tensión distinta de cero. Dependiendo de la aplicación del dispositivo 100, la segunda parte P2 de la luz producida por la fuente 101 puede retardarse una cantidad de tiempo desconocida de selectivamente con respecto a la primera parte P1, por un sistema de aplicación óptica (no mostrado) que está ubicado en la trayectoria óptica entre los acopladores 102 y 103 ópticos. Entonces, variar y medir la tensión producida por la fuente 14 de CC hasta obtener un valor máximo para la señal eléctrica que se emite por el fotodiodo 104 constituye una medición del retardo desconocido que experimenta la segunda parte de luz P2 en el sistema de aplicación óptica.
En otras aplicaciones del dispositivo 100 cuando se usa con una fuente 101 de luz de tipo láser pulsado, el sistema 20 de estiramiento puede controlarse en bucle abierto para aplicar un valor de retardo deseado a la primera parte P1 de la luz producida por la fuente 101. El valor de retardo deseado se selecciona mediante la configuración adecuada de la fuente 14 de CC variable.
Claims (12)
1. Un procedimiento para retardar una señal (Pi) óptica útil que tiene un valor X de longitud de onda comprendido entre 0,2 |im y 3 |im, con respecto a una señal (P2) óptica de referencia que tiene el mismo valor X de longitud de onda, que comprende las siguientes acciones que se realizan simultáneamente:
- provocar que la señal (P1) óptica útil se propague en una fibra (1) óptica, entre dos extremos (1a, 1b) opuestos de dicha fibra óptica, mientras que la señal (P2) óptica de referencia no se propaga en dicha fibra óptica;
- provocar que al menos una parte de la señal (P1) óptica útil que se ha propagado en la fibra (1) óptica sin cambio en el valor de longitud de onda de dicha parte de la señal óptica útil, se mezcle con la señal (P2) óptica de referencia, de modo que una intensidad óptica estacionaria producida por la mezcla de señales ópticas depende de un retardo que es efectivo para la parte de la señal óptica útil debido al tiempo de propagación en la fibra óptica; y
- ajustar una longitud (L) de la fibra (1) óptica a través de estiramiento elástico de dicha fibra óptica, para producir un valor seleccionado para el retardo debido al tiempo de propagación de la parte de la señal (P1) óptica útil en la fibra óptica, o para obtener un valor seleccionado para la intensidad óptica estacionaria producida por la mezcla de señales ópticas, caracterizado porque una parte de la fibra (1) óptica que está comprendida entre ambos extremos (1a, 1b) de dicha fibra óptica, es una parte (10) de fibra cónica que tiene un diámetro (d10) comprendido entre X/3 y 10 |im, de modo que una relación (AL/L)/T, la inversa del módulo de Young, está comprendida entre 20 %/N y 4105 %/N, en donde L es una longitud de la parte de fibra cónica, T es una tensión aplicada a la fibra óptica entre ambos extremos de la misma para estirar elásticamente la parte de fibra cónica, AL es un alargamiento elástico de dicha parte de fibra cónica provocado por la tensión T, y siendo AL/L la relación de alargamiento expresada como un valor porcentual.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la relación (AL/L)/T es mayor que 102 %/N.
3. El procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que la tensión que se aplica a la fibra (1) óptica entre ambos extremos (1a, 1b) de la misma para estirar elásticamente la parte (10) de fibra cónica, está comprendida entre 10'6 N y 10'1 N, preferiblemente entre 7,10-5 N y 10'2 N.
4. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la relación AL/L de alargamiento de la parte (10) de fibra cónica que se estira elásticamente está comprendida entre el 1% y el 6%.
5. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la longitud L de la parte (10) de fibra cónica está comprendida entre 10'3 m y 1 m, preferiblemente entre 5-10-3 m y 0,5 m.
6. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el retardo debido al tiempo de propagación de la parte de la señal (P1) óptica útil en la fibra (1) óptica cuando la parte (10) de fibra cónica se estira elásticamente, está comprendido entre 0,1 ps y 200 ps, preferiblemente entre 1 ps y 100 ps, en comparación con la propagación en la fibra óptica con la parte de fibra cónica sin estirar.
7. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fibra (1) óptica está compuesta por un núcleo (11) de fibra óptica rodeado por un revestimiento (12) de fibra óptica y rodeado además por un recubrimiento (13) a base de polímero, en partes (10a, 10b) flexibles de fibra de dicha fibra óptica además de la parte (10) de fibra cónica, y la parte de fibra cónica está desprovista de recubrimiento a base de polímero y está formada por una mezcla de materiales respectivos del núcleo de fibra óptica y el revestimiento de fibra óptica.
8. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte (10) de fibra cónica tiene un diámetro de menos de 5 |im.
9. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte (10) de fibra cónica está encerrada dentro de un recipiente, preferiblemente un recipiente sellado.
10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el alargamiento de la parte (10) de fibra cónica se produce mediante un sistema (20) de estiramiento basado en un accionador piezoeléctrico, o basado en un tornillo micrométrico, que está conectado a al menos un de ambos extremos (1a, 1b) de la fibra (1) óptica.
11. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones del procedimiento, que comprende además:
- usar la parte de la señal (P1) óptica útil que se ha propagado en la fibra (1) óptica sin que cambie el valor X de longitud de onda de dicha parte de la señal óptica útil, o la señal óptica de referencia, para al menos una aplicación seleccionada en la lista comprendida por interferometría, en particular interferometría cuántica, retardo o sincronización de señales, transmisión de señales, en particular telecomunicación óptica, formación de haces de
láser, en particular síntesis de haces de láser de potencia, diseño de oscilador óptico, obtención de imágenes, en particular tomografía de coherencia óptica, optoelectrónica ultrarrápida, criptografía y diseño de fuentes de luz para análisis de espectrofotometría.
12. Dispositivo adaptado para retardar una señal (P1) óptica útil que tiene un valor X de longitud de onda comprendido entre 0,2 |im y 3 |im, comprendiendo dicho dispositivo:
- una fibra (1) óptica que se extiende entre dos extremos (1a, 1b) de dicha fibra óptica;
- medios para implementar la señal (P1) óptica útil en la fibra (1) óptica, y medios para recuperar al menos una parte de la señal óptica útil que se ha propagado en la fibra óptica sin que cambie el valor de longitud de onda de dicha parte de la señal óptica útil;
- medios (20) para ajustar una longitud de la fibra (1) óptica a través del estiramiento elástico de dicha fibra óptica, para producir un valor seleccionado para un retardo que es efectivo para la parte de la señal (P1) óptica útil debido al tiempo de propagación de dicha parte de la señal óptica útil en la fibra óptica; y
- medios (103) para mezclar la parte de la señal (P1) óptica útil que se ha propagado en la fibra (1) óptica sin que cambie el valor de longitud de onda de dicha parte de la señal óptica útil, con una señal (P2) óptica de referencia que tiene el mismo valor X de longitud de onda que la señal óptica útil, de modo que una intensidad óptica estacionaria producida por la mezcla de señales ópticas depende del retardo que es efectivo para la parte de la señal óptica útil debido al tiempo de propagación en la fibra óptica, caracterizado porque una parte de la fibra (1) óptica que está comprendida entre ambos extremos (1a, 1b) de dicha fibra óptica, es una parte (10) de fibra cónica que tiene un diámetro (d10) comprendido entre 0,067 |im y 10 |im, de modo que una relación (AL/L)/T está comprendida entre 20 %/N y 4105 %/N, en donde L es una longitud de la parte de fibra cónica, T es una tensión que va a aplicarse a la fibra óptica entre ambos extremos de la misma para estirar elásticamente la parte de fibra cónica, AL es un alargamiento elástico de dicha parte de fibra cónica provocado por la tensión T, y siendo AL/L la relación de alargamiento expresada en valor porcentual.
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