CC BY
28ВКВ0-2019 Стендовые
ИЗМЕРЕНИЕ ДИСПЕРСИИ И МОЩНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АКТИВНЫХ ЭРБИЕВЫХ СВЕТОВОДОВ
Мишевский М.С.12, Жданов И.С.12, Харенко Д.С.1'2*
1 Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск 2 Новосибирский Государственный Университет, г. Новосибирск
* E-mail: kharenko @iae. nsk. su
DOI 10.24411/2308-6920-2019-16212
На сегодняшний день широкое распространение получили волоконные источники фемтосекундных импульсов. Создание такого лазера представляет собой нетривиальную задачу, где важно понимание свойств каждого используемого компонента. При конструировании и моделировании фемтосекундных волоконных лазеров критически важным является знание о дисперсии и мощностных характеристиках активного световода, и, как следствие, возникает необходимость их измерения. Сложность заключается в том, что далеко не все методы измерения подходят для характеризации каждого конкретного класса волокон. Так стандартный метод определения величины дисперсии при помощи измерения времени задержки распространения импульсов на разных длинах волн неприменим из-за малой длины активного световода, а использование метода, основанного на спектральной интерферометрии белого света [1] осложнено высокими потерями в эрбии на рабочей длине волны. Таким образом, задача данной работы состояла в экспериментальном измерении таких параметров как: величина насыщаемых и не насыщаемых потерь, мощностей насыщения на длинах волн накачки и сигнала и дисперсии.
Рис. 3 Схема проведения экспериментов по измерению потерь (а) и коэффициента усиления (б)
Измерения мощностных характеристик производились на основании квазидвухуровневой модели, применимой к эрбиевому световоду в случае накачки на длине волны 1480 нм [2] с учетом ненасыщаемых потерь [3]. В первом эксперименте (рис. 1а) производилось измерение зависимости Pout(Pm). Согласно приближениям из [4] значимыми являются два предельных случая: P>>Ps (насыщенные потери) и P<<Ps (ненасыщенные потери). Для получения малых мощностей, использовался 3% выход волоконного разветвителя. Полученная кривая аппроксимируется методом
наименьших квадратов, откуда извлекаются величины ненасыщающихся потерь (ap*) и насыщающихся потерь (ap), а также мощности насыщения Ps. После чего из второго эксперимента (рис. 1б) определялся коэффициент усиления по малому сигналу в пределе неистощаемой накачки.
Отдельным вопросом является измерение дисперсии активных световодов, для которых не могут быть применены стандартные методы, основанные на интерферометрии белого света [1]. В данной работе был применен метод, основанный на изменении положения пиков Келли [5] в режиме генерации солитонов при изменении суммарной дисперсии резонатора. Метод работает как для активных, так и для пассивных волокон. В результате были измерены дисперсии образцов некоторых активных волокон: Er110 (Liekki) и AE 31 (производство ПНППК), а также пассивного световода Metrocor (Corning).
X
>
s
у
20
ть P. , мВт
25
30
Рис. 2 Результаты измерения и поглощения по накачке и аппроксимация полученных данных
№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» [email protected]
403
ВКВО-2019- Стендовые
В результате была реализована схема измерения мощностных характеристик и дисперсии активных световодов, позволяющая получить все необходимые параметра волокна. Полученные результаты могут быть использованы при численном моделировании как фемтосекундных лазеров, так и усилителей.
Авторы работы выражают благодарность ПАО «ПНППК» за предоставленные образцы активных волокон. Работа выполнена при финансовой поддержке темы госзадания ИАиЭ СО РАН (рег. № АААА-А17-117062110026-3).
Литература
1. Lee J. Y. and Kim D. Y., Opt. Express 14, 11608-11615 (2006)
2. Rodica M. M.: дис. - Ph. D. dissertation, Worcester Polytechnic, Institute, Worcester, MA, USA, (2006)
3. Barnard C. et al, IEEE J. Quantum Electron. 30, 1817-1830 (1994)
4. Никулин М. А.: дис. - Институт автоматики и электрометрии СО РАН, (2010)
5. Dennis M.L. et al, IEEE J. Quantum. Electron. 30, 1469-1477 (1994)
404 №6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» [email protected]
