Генерация суперконтинуума в оптических волокнах с использованием усиленных шумоподобных импульсов Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ВКВО-2019- Стендовые

ГЕНЕРАЦИЯ СУПЕРКОНТИНУУМА В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УСИЛЕННЫХ ШУМОПОДОБНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Волков И.А.1 *, Ушаков С.Н.1'2, Нищев К.Н.1, Камынин В.А.2, Цветков В.Б.2, Лихачев М.Е.3, Салганский М.Ю.4

1 Национальный исследовательский Мордовский государственный университет, Саранск, Россия 2 Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН, Москва, Россия 3 Научный центр волоконной оптики РАН, Москва, Россия 4Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН, Н.Новгород, Россия

*e-mail address: [email protected]

DOI 10.24411/2308-6920-2019-16190

В настоящее время генерация суперконтинуума (СК) привлекает к себе значительное внимание благодаря различным практическим применениям в лазерной метрологии частоты [1], высокоскоростной оптической связи [2] и оптической когерентной томографии (ОКТ) [3]. Типичный метод генерации суперконтинуума основан на нелинейном уширении спектра ультракоротких импульсов при распространении в оптических волокнах. В зависимости от характеристик импульсов, таких как длительность и длина волны относительно точки нулевой дисперсии волокна, процесс генерации суперконтинуума включает нескольких нелинейных процессов, таких как фазовая самомодуляция (ФСМ), четырехволновое смешивание (ЧВС), вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР), рамановский сдвиг частоты (РСЧ), генерация дисперсионных волн (ГДВ). В последнее время предложены шумоподобные импульсы, генерируемые волоконно-кольцевыми лазерами, для генерации бесструктурных широких спектров, покрывающих от десятков до сотен нанометров [4,5].

В данной работе продемонстрирована генерация СК в оптических волокнах с использованием шумоподобных импульсов, полученных на выходе волоконного лазера, работающего в режиме синхронизации мод за счет нелинейного вращения плоскости поляризации (НВ1III). Схема лазера и генерации СК представлены на рис. 1. Полностью волоконный лазер генерировал шумоподобные импульсы со спектральной шириной на уровне -3 дБ 15нм, частотой повторения 1,1МГц и энергией в импульсе 6 нДж. Мощность импульса увеличивалась за счет внешнего волоконного усилителя на основе солегированного Бг/УЬ волокна до 307 мВт. Затем усиленный импульс запускался в оптическое волокно длиной 3м.

а)

' EYDFЛ . 3 м у

Z1 о л

0-4 Вт @ 976 нм -т

СИ

д .

е л

PF 200 м

Рис. 1. а) Схема лазера; б) схема генерации СК

В качестве оптических волокон были использованы волокна легированные оксидом германия GeO2 с разной длинной нулевой дисперсии (НЦВО «ФОТОНИКА»), а также волокно марки LEAF фирмы Corning. В таблице 1 приведены обозначения и характеристики волокон:

Таблица 1. Характеристики оптических волокон

Марка у, Вт-1 км-1 ß2, пс2/км Длина волны нулевой дисперсии

волокна (1,56мкм) ^zwd, МКМ

Gel 17,3 -3,6 1,48

Ge2 17,3 -0,58 1,55

Ge3 17,3 0,21 1,565

Ge4 17,3 47,8 2,3

Leaf 1,5 -7 1,3

364

№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» [email protected]

ВКВ0-2019 Стендовые

Для волокон Leaf и Ge4 наблюдалось незначительное уширение спектра в основном в длинноволновой части за счет рамановского сдвига частоты. С увеличением мощности у волокна Ge4 наблюдается пик в области 1,7 мкм, а у волокна Leaf наоборот - появляется частотная компонента в коротковолновой области спектра. Значительное уширение оптического спектра наблюдалось для волокон марок Ge1-3. При минимальной входной мощности импульса 55 мВт уширение оптического спектра составляло более 250 нм. Спектр уширялся одновременно как в коротковолновую, так и в длинноволновую части спектра из-за комбинированных нелинейных эффектов, таких как ФСМ, ЧВС и РСЧ. На рис. 2 (а) представлена зависимость спектральной ширины оптического спектра на уровне -20 дБ для волокон Ge1-3 от мощности входного импульса. На рис. 2 (б) приведены оптические спектры при входной мощности импульсов 307 мВт.

а) 1000-

760.

500

260

б )

Ю -30-t^ -40-

X

-50-60-70-80-

60 100 160 200 260

Воная мингаь ( МВ)

300

1000 1200 1400 1600 1800

Длина волны ( нм)

2000

2200

Рис. 2. а) зависимость ширины спектра на уровне 20дБ от мощности входного импульса; б) оптические спектры при мощности входного импульса 307мВт.

В результате работы была получена генерация СК в оптических волокнах с использованием усиленных шумоподобных импульсов в спектральном интервале от 1050 до 2200 нм. Наибольшая ширина спектра СК на уровне 20 дБ получена в волокне марки Gel и равнялась 1мкм.

Литература

1. M. Bellini, T. W. Hansch, Opt. Lett., 25, 1049-1051 (2000)

2. H. Takara, et al, Electron. Lett., 36, 2089-2090 (2000)

3. N. Nishizawa, et al, Opt. Lett., 29, 2846-2848 (2004)

4. H. Xia, et al, App. Opt., Vol. 54, 9379-9378 (2015)

5. S.-S. Lin, S.-K. Hwang, J.-M. Liu, Opt. Exp., 22, 4152-4160 (2014)

№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» [email protected]

365

0

-10

-20