Генерация суперконтинуума в спектральномдиапазоне 1–2 мкм с использованием волокон с переменной дисперсией Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ЛАЗЕРНАЯ ФИЗИКА И ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА

Генерация суперконтинуума в спектральном диапазоне 1-2 мкм с использованием волокон с переменной дисперсией

Жлуктова И.В., Камынин В.А., Трикшев А.И.

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Е-mail: iv.zhluktova@gmail. com

Генераторы суперконтинуума (СК), излучающие в спектральном диапазоне до 2 мкм, используются как в научных исследованиях [1], так и в практических, например, когерентная томография [2], оптическая коммуникация [3]. Одним из методов получения генерации СК является использование полностью волоконных источников ультракоротких импульсов с последующим усилением излучения (для обеспечения высокой плотности мощности), которое вводится в высоконелинейную среду, где происходит уширение спектра, вызванное нелинейными эффектами (вынужденное комбинационное рассеяние, фазовая самомодуляция, четырехволновое смешение и т.д.). В данной работе представлены результаты по генерации суперконтинуума (СК) в спектральной области 1-2 мкм с использованием различных нелинейных волокон на кварцевой основе.

Экспериментальная установка состояла из задающего источника, в качестве которого использовался волоконный иттербиевый лазер, работающий в режиме пассивной синхронизации мод, волоконного усилителя и нелинейной среды. 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 (что соответствовало коэффициенту усиления 21 дБ).

В качестве нелинейных сред для преобразования усиленного излучения использовались различные образцы световодов, такие как: волокна с переменной по длине дисперсией (DDF1 и DDF2), и стандартные волокна с диаметрами сердцевин 6 и 9 мкм. На рисунке 1 продемонстрированы оптические спектры при генерации СК. Оптические спектры в широком диапазоне были получены при помощи спектр-анализатора Avesta, а временная динамика

8-10 декабря 2020 г.

отслеживалась про помощи осциллографа смешанных частот (полоса пропускания 16 ГГц) в совокупности со сверхбыстрым фотодиодом ЛЬРНЛЬЛ8 (нарастание фронта импульса до 35 пс). В таблице 1 представлены полученные выходные спектральные и временные параметры излучения.

ч (и

X

н о

Л

н и о X И

в

и

X

«

н

X

Н

1

0,1 0,01 1Е-3

-ББР-1

0,1

0,01

900 1200 1500 1800 2100 2400 Ь

0,1

0,01. у

1Е-3-/

900 1200 1500 1800 2100 2400 Ь

0,1

0,01

1Е-3

900 1200 1500 1800 2100 2400 900 1200 1500 1800 2100 2400

Длина волны, нм

Рис. 1. Оптические спектры полученного СК при использовании различных нелинейных сред.

Таблица 1

Спектральные и временные параметры излучения СК в разных типах волокон при частоте повторения импульсов задающего источника 1 МГц.

Тип Длина Мощность

волокна волокна излучения ширина

Ь, м Рвых, мВт Л^макс, нм ^макс;- пс ^мин пс

ББП 50 297 1140 535 186

ББР2 78 180 1496 1042 478

8МБ 78 381 895 558 184

(^=6 мкм)

8МБ 78 301 1212 663 393

(dc=9 мкм)

Как видно из полученных данных, при генерации СК была достигнута максимальная ширина, которая составляла 1496 нм,

1

ЛАЗЕРНАЯ ФИЗИКА И ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА

однако и самое большое временное разбегание различных спектральных компонентов (максимальная длительность огибающей импульсов составила около 1 нс).

Коллектив авторов выражает благодарность руководителю НЦЛМТ Цветкову В.Б. за постановку научной задачи и Сысолятину А. А. за представленные образцы волокон (DDF). Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-32-90205.

1. Granzow N. Proceedings Photonics and Education in Measurement Science, 2019, 11144, 1114408.

2. I. Hartl, X.D. Li, C. Chudoba, et al. Optics Lett.2001, 26(9), 608-610.

3. T. Ohara, H. Takahashi, T. Yamamoto, et al. Journal of Lightwave Technology, 2006, 24 (6), 2311-2316.