Implementation and measurement of a single mode Er:Glass laser at 1550nm

In this thesis, the study, realization, and implementation of an Er:Glass laser has been reported which was done at the Measurements Optics Laboratory in the Department of Electronics, Information and Bioengineering of the Politecnico di Milano, in collaboration with the Bauman Moscow State Technical University. What we implemented in this project can be used as the optical source for phase-sensitive Optical-Time-Domain Reflectometer and so many other usages since optical fibers have a low loss at the wavelength in which they lase. In each chapter, various steps of my work on each stage of the laser has been discussed and the results and measurements after that stage are shown. Furthermore, all the calculations and what each stage is responsible for has been investigated completely. In the second chapter, the discussion is mainly about all the devices we used for the measurements and also, the driver itself as the source of our laser. All the functions and all the procedure through which we did the measurements have been stated as well. In the third chapter, the two lenses which are the stages where we change the beam spot size and also, the propagation of the beam have been shown. The beam spot size after both the collimator and the second lens stages have been measured and compared with the nominal value stated in their datasheets. Fourth chapter consists of the measurements of the active medium and the reasons of choosing the Er:Glass active medium. Meanwhile, the thickness of this layer will be found experimentally. In the fifth chapter, the two last stages will be introduced and the final modes of the laser will be shown accordingly. In the sixth chapter, we will try to get to a stable single mode laser by the use of different etalons. Two etalons are described and will be added into our laser and their influences on the final number of modes will be discussed completely. Finally, we will see the final results and a completely stable single mode laser and its spectrums using each one of the etalons. A comparison between these two are done and the overall efficiency is calculated.

In questa tesi sono stati segnalati lo studio, la realizzazione e l'implementazione di un laser Er: Glass eseguito presso il Laboratorio di Misure Ottiche del Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano, in collaborazione con lo Stato Bauman di Mosca Università Tecnica. Ciò che abbiamo implementato in questo progetto può essere utilizzato come sorgente ottica per il Reflectometer a dominio temporale sensibile alla fase e così tanti altri utilizzi poiché le fibre ottiche hanno una bassa perdita alla lunghezza d'onda in cui si basano. In ogni capitolo, sono stati discussi vari passaggi del mio lavoro su ogni fase del laser e sono mostrati i risultati e le misurazioni dopo tale fase. Inoltre, tutti i calcoli e il modo in cui ogni fase è responsabile sono stati esaminati completamente. Nel secondo capitolo, la discussione riguarda principalmente tutti i dispositivi che abbiamo usato per le misurazioni e anche il driver stesso come sorgente del nostro laser. Sono state dichiarate tutte le funzioni e tutte le procedure attraverso le quali abbiamo effettuato le misurazioni. Nel terzo capitolo, i due obiettivi che sono gli stadi in cui cambiamo le dimensioni dello spot del raggio e anche, è stata mostrata la propagazione del raggio. Le dimensioni del fascio di luce dopo sia il collimatore che i secondi stadi sono stati misurati e confrontati con il valore nominale indicato nei loro fogli dati. Il quarto capitolo consiste nelle misurazioni del mezzo attivo e le ragioni per cui si sceglie il mezzo attivo Er: Glass. Nel frattempo, lo spessore di questo strato sarà trovato sperimentalmente. Nel quinto capitolo verranno introdotte le ultime due fasi e verranno mostrate le modalità finali del laser. Nel sesto capitolo, cercheremo di ottenere un laser single mode stabile mediante l'uso di etaloni diversi. Due etaloni sono descritti e saranno aggiunti al nostro laser e le loro influenze sul numero finale di modalità saranno discusse completamente. Infine, vedremo i risultati finali e un laser single mode completamente stabile e i suoi spettri usando ciascuno degli etaloni. Un confronto tra questi due è fatto e l'efficienza complessiva è calcolata.