CC BY
33ЛАЗЕРНАЯ ГЕНЕРАЦИЯ НА ДЛИНЕ ВОЛНЫ 2,718 НМ В АКТИВНОМ ТЕЛЛУРИТНОМ СВЕТОВОДЕ
Муравьев С.В.1'2*, Дорофеев В.В.2'3, Колташев В.В.4, Ким А.В.1
1 Институт прикладной физики РАН, г. Н. Новгород 2Центр лазерной технологии и материаловедения, г. Москва 3Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых РАН, г. Н. Новгород 4Научный центр волоконной оптики РАН, г. Москва *E-mail: [email protected]
DOI 10.24411/2308-6920-2019-16108
Лазерные системы среднего ИК-диапазона (2,5-5 мкм) используются в различных областях науки и технологий: медицина, спектроскопия, мониторинг окружающей среды и другие. В настоящее время в основе большинства лазерных систем среднего ИК-диапазона используются твердотельные лазеры или параметрические генераторы света. Волоконные лазеры среднего ИК-диапазона также активно развиваются. Наиболее подробно исследованы волоконные лазеры на основе фторидных световодов, допированных ионами эрбия (Er:ZBLAN) [1, 2]. Средняя мощность выходного излучения эрбиевых фтор-цирконатных волоконных лазеров достигает нескольких десятков ватт на длине волны 2,8 мкм. Тем не менее, существует проблема с гигроскопичностью в этих световодах, которая до сих пор не решена.
В представленной работе мы экспериментально и теоретически исследовали новые активные теллуритные световоды, допированные ионами эрбия. Известно, что волокна на основе высокочистых теллуритных стекол являются потенциально перспективными материалами для создания лазеров среднего ИК-диапазона. Одно из важных их преимуществ является то, что такие световоды существенно менее гигроскопичны по сравнению с фтор-цирконатными волокнами.
В нашей группе были созданы волокна с высокой концентрацией ионов эрбия в сердцевине Er2O3 (0,4% мол.) и с тремя отражающими оболочками. Они были изготовлены из высокочистых стекол состава TeO2-WO3-La2O3-Bi2O3 с низким поглощением гидроксильных групп (порядка 0,01 см-3 в максимуме полосы ~3 мкм). Для исследований использовались образцы световодов с диаметрами сердцевины 10 мкм, внешней оболочки ~200 мкм и с защитным полимерным покрытием. Исследовались генерационные свойства электронного перехода I11/2 —> I13/2 на длине волны около 2,718 мкм при диодной накачке перехода 4I15/2 — 4I11/2 на длине волны 0,975 мкм.
Драйвер —^ Лазерный
диод
Эрбиевый
Линзы
Спектрометр
I
теллу- Линзы ИК-детектор
ритный
световод
Компьютер Усилитель
Рис. 1. Схема экспериментальной установки для исследования генерационных свойств теллуритных
световодов, легированных ионами
Схема экспериментальной установки представлена на рис. 1. Зеркала лазерного резонатора были напылены на непосредственно на торцы активного волокна. Входное зеркало имело 100% отражение, а выходное - 97% на длине волны генерации. Пропускание излучения диодной накачки на длине волны 975 нм для глухого зеркала составило 60%. Нами впервые была получена лазерная генерация в активном теллуритном световоде, допированном ионами эрбия, на длине волны 2,718 мкм. Энергия лазерных импульсов на выходе из активного волокна длиной 60 см составила ~50 нДж при длительности импульса 3 мкс. Оптический спектр импульсов генерации показан на рис.2.
216 №6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» [email protected]
■ Intensity|
т \
2714 2716 2718 2720 2722 2724 2726
lambda(nm)
Рис.2. Спектр лазерного излучения на выходе теллуритного световода при импульсной накачке на длине
волны 975 нм
Были также исследованы люминесцентные и усилительные свойства активного эрбиевого теллуритного светода от длины волокна и мощности диодной накачки. В качестве затравочного сигнала использовалось суперконтинуумное излучение, полученное на выходе отрезка германатного волокна на вход которого подавалось фемтосекундное излучение эрбиевой волоконной лазерной системой. Суперконтинуумное излучение простиралось примерно до длины волны волны 2.9 микрон. Максимальное усиление на проход входного сигнала составило 2,5 раза.
Литература
1. Maes F, et al, Optics Express 27, 2170-2183 (2019)
2. Aydin Y., et al, Opt. Lett. 43, 4542-4545 (2018)
№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» [email protected]
217
0,25 -
0,20
0,05
0,00
