CC BY
23DOI 10.24412/2308-6920-2021-6-124-125
ЧАСТИЧНОЕ УСИЛЕНИЕ СУПЕРКОНТИНУУМА
В СПЕКТРАЛЬНОМ ДИАПАЗОНЕ 1.5-2 МКМ
*
Жлуктова И.В. , Камынин В.А., Зверев А.Д., Сысолятин А.А., Цветков В.Б.
Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г.Москва E-mail: iv.zhluktova@gmail. ru
Генераторы суперконтинуума (СК), излучающие в спектральном диапазоне до 2 мкм, используются как в научных исследованиях [1], так и на практике, например, в когерентной томографии [2], оптической связи [3] и многих других областях. Одним из методов получения генерации СК является использование полностью волоконных источников ультракоротких или субпикосекундных импульсов с последующим усилением излучения, которое обеспечивает высокую плотность мощности необходимую для наиболее эффективной генерации. В дальнейшем данное излучение вводится в сильно нелинейную среду, где уширение спектра происходит за счет комбинации различных нелинейных эффектов (вынужденное комбинационное рассеяние света, фазовая самомодуляция, четырехволновое смешение и др.).
В данной работе приведены результаты по частичному усилению излучения полученного СК за счет использования эрбиевого или тулиевого волоконных усилителей. Схема экспериментальной установки представлена на рисунке 1, которая состояла из генератора СК и волоконного усилителя. В качестве задающего источника в генераторе СК использовался волоконный иттербиевый лазер работающий в режиме синхронизации мод, основанной на нелинейном вращении плоскости поляризации (НВ1III). Для обеспечения эффективной генерации СК использовался волоконный иттербиевый усилитель, излучение после которого уже вводилось в сильно нелинейную среду, в качестве которой выступало волокно с переменной по длине дисперсией (DDF). Длительность импульсов задающего источника составляла 260 пс с частотой повторения 1 МГц. После волоконного усилителя, средняя выходная мощность излучения достигала 800 мВт с пиковой мощностью 2.6 кВт.
Рис. 1. Схема эксперимента: ЛД- лазерный диод накачки, ВЗ- волокно задержки, КП 1,2- контроллеры поляризации, ОИ- оптический изолятор, comb- объединитель накачки, DDF- волокно с переменной по длине дисперсией
После введения излучения в сильно нелинейную среду была получена генерация СК с максимально достигнутым уширением оптического спектра до 1420 нм по уровню сигнала - 30 дБ. Средняя максимальная выходная мощность составила 340 мВт (рис.2.а). Также за счет использования осциллографов смешанных частот (полоса пропускания 4 ГГц и 50 ГГц) в совокупности со сверхбыстрым фотодиодом (нарастание фронта импульса до 35 пс) были получены длительности огибающих импульсов, которые составили примерно до 1 нс.
В дальнейшем полученное излучение от СК вводилось в волоконные усилители (ВУ). Первоначально использовался эрбиевый ВУ и средняя выходная мощность излучения выросла до 445 мВт (рис.2.б).
124
№6 2021 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2021» [email protected]
а)
2400
Исходя из полученного оптического спектра, наибольшая доля энергии находится в спектральной области 1440-1820 нм и составляет в районе 90 %. Так же были получены огибающие импульсов и оценена их длительность, которая варьировалась от 300 до 350 пс
Дополнительно были получены результаты после использования тулиевого усилителя, который устанавливался на место эрбиевого ВУ. В этом случае усиление происходило в области 2 мкм (рис.2.в), как видно из представленного оптического спектра, начиная с 1800 нм и средняя выходная мощность составила 360 мВт.
В будущем за счет использования каскада усилителей, состоящих из эрбиевого и тулиевого, появится возможность при помощи варьирования мощности накачки изменять форму оптического спектра СК под требуемые задачи, так как такие уширенные спектры могут использоваться для метрологии оптических частот, где необходим суперконтинуум с шириной спектра не менее одной октавы, обладающий высокой стабильностью или для телекоммуникаций WDM-систем, для которых достаточно небольшой ширины спектра СК с однородной спектральной плотностью.
Работа выполнена на базе Научного центра мирового уровня «Фотоника» при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (№ 075-15-2020-912).
б)
2400
в)
2400
Длина волны, нм
Литература
1. Granzow N. Proceedings PE in MS, 11144,1114408 (2019)
2. Hartl I. et al, Opt. Lett. 26, 608-610 (2001)
3. Ohara T. et al. J. Lightwave Technology, 24, 2311-2316 (2006)
Рис. 2. Оптические спектры: а) исходный от СК, б) после эрбиевого усилителя при максимальной мощности накачки усилителя, в) после тулиевого усилителя при максимальной мощности накачки усилителя
№6 2021 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2021» [email protected]
125
