ДИНАМИКА ФОРМИРОВАНИЯ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ РЕШЁТОК В ПРОЦЕССЕ МНОГОПРОХОДНОЙ ЗАПИСИ ИЗЛУЧЕНИЕМ ФЕМТОСЕКУНДНОГО ЛАЗЕРА Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ДИНАМИКА ФОРМИРОВАНИЯ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ РЕШЁТОК В ПРОЦЕССЕ МНОГОПРОХОДНОЙ ЗАПИСИ ИЗЛУЧЕНИЕМ ФЕМТОСЕКУНДНОГО ЛАЗЕРА

Пржиялковский Д.В. *, Бутов О.В.

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, г. Москва * Email: [email protected] DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-273-274

Волоконные брэгговские решётки (ВБР) в настоящее время являются неотъемлемым элементом приборной базы множества современных отраслей науки и техники. Благодаря своим уникальным свойствам, ВБР широко применяются в телекоммуникации и системах связи, являются важным элементом волоконных лазерных схем, основой современных сенсорных волоконно-оптических систем.

Большой научный и практический интерес вызывают способы создания ВБР с помощью излучения фемтосекундных лазеров. Существует целая группа методов, таких как Point-By-point, Line-By-Line, Plane-By-Plane, Core Scanning, называемых направленными. К их основным преимуществам относительно классических методик записи с помощью лазерного УФ-излучения можно отнести большую вариативность записываемых структур и отсутствие зависимости от фоточувствительности материала волокна. Ранее нами был предложен новый многопроходный метод создания волоконных брэгговских решёток, который является развитием поточечного способа записи ВБР «Point-By-Point» в режиме «Single Shot». Предложенная методика позволяет с высокой точностью контролировать параметры записываемых брэгговских структур, а также исследовать динамику их формирования. В данной работе исследуются зависимости параметров формируемой ВБР от количества итераций записи при различной энергии импульсов лазерного излучения.

Образцы ВБР записывались в стандартном телекоммуникационном волоконном световоде Corning SMF-28e по методике многопроходной записи [1,2]. В ходе записи решеток их спектральные характеристики фиксировались после каждого прохода. Брэгговские структуры создавались различных порядков, то есть с кратно отличающимся периодом, в нашем случае рассматривался 1 и 4 порядок на, энергия импульса записывающего излучения составляла порядка 70 нДж. Как хорошо известно из литературы, длина волны брэгговского резонанса связана с эффективным показателем преломления структуры nef следующим образом (1).

Яв = 2neff Л (1)

где ÄB - длина волны брэгговского резонанса, Л - период структуры.

Очевидно, что при фиксированном периоде структуры изменение брэгговской длины волны пропорционально изменению эффективного показателя преломления ВБР. Таким образом, исследование динамики записи брэгговской решетки в многопроходном режиме позволяет сделать вывод о формировании и свойствах фотоиндуцированных дефектов по аналогии с записью «классических», записанных с помощью УФ-излучения. брэгговских решеток.

На рисунке 1 (а, б) приведены экспериментальные зависимости длины волны брэгговского резонанса и амплитуды записываемой решётки от количества итераций записи для ВБР различных порядков.

1549,60 1549,55 1549,50 1549,45 1549,40 1549,35 1549,30

• Образец 1 5МР-28 1 порядок Р-70 нДж -*— Образец 2 КМГ-28 4 пир»док Р=70 нДж

VA А,

\ \

• t

-'- -■- 1

10 15

Итерации записи

(а)

20

Ш

ег

25

- Образен I SMF-28 1 порядок Р=70 нДж

- Образец 2 SMh-2K Л порядок P-7II нДж

/ а I

/

/ 1 (

/ , л. А J li Л*-А

1

5 10 15

Итерации записи

(б)

20

Рисунок 1 Зависимость длины волны брэгговского резонанса (а) и амплитуды (б) записываемых ВБР

от количества итераций записи

Как можно видеть на рисунке 1, для всех представленных образцов явно видна общая тенденция к уменьшению длины волны брэгговского резонанса с ростом количества итераций записи, что свидетельствует об уменьшении эффективного показателя преломления.

Наблюдаемые на первых итерациях записи (Рисунок 1а образец 1) участки роста длины волны с последующим падением косвенно указывают на комплексный характер формируемых в процессе записи дефектов, то есть в результирующем изменении показателя преломления есть как положительные составляющие, так и отрицательные. Именно их балансом и определяется поведение спектральных параметров записываемых ВБР. На это указывает и тот факт, что для образца 1 (красная кривая на Рисунке 1а, б) наблюдается участок с 7 по 13 итерацию, где по длине волны наблюдается довольно монотонное падение, а амплитуда решётки в этот момент практически не меняется.

Различие в поведении кривых, соответствующих ВБР 1 и 4 порядков можно объяснить частичным перекрытием соседних штрихов решётки в случае записи ВБР 1 порядка и гораздо меньшим пересечением в случае записи 4 порядка.

Литература

1. Przhiialkovskii D. V., Butov O. V., Results in Physics. 30, 104902 (2021)

2. Пржиялковский Д.В., Бутов О.В., ПРИКЛАДНАЯ ФОТОНИКА. 8, 50-69 (2022)