МЕТОД ОЦЕНКИ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННОГО ИМПУЛЬСА, ГЕНЕРИРУЕМОГО ДВУХСОТМЕТРОВЫМ ВОЛОКОННЫМ ЛАЗЕРОМ, ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАССИВА ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ РЕШЕТОК Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

МЕТОД ОЦЕНКИ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННОГО ИМПУЛЬСА, ГЕНЕРИРУЕМОГО ДВУХСОТМЕТРОВЫМ ВОЛОКОННЫМ ЛАЗЕРОМ, ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

МАССИВА ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ РЕШЕТОК

*

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

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва * E-mail: zhluktova@kapella.gpi.ru DOI 10.24412/2308-6920-2023-6-253-254

При работе сложных лазерных схем, в которые входят задающие генераторы, волоконные усилители и транспортное волокно, могут происходить флуктуации накачки, механические воздействия, приводящие к изменениям частотной модуляции (ЧМ) импульсов на выходе. Оценка ЧМ в режиме реального времени важна для многих практических применений. Например, для эффективной компрессии импульсов, необходимы данные о точных значениях функции ЧМ. Большинство существующих методов таких, как пространственно-разрешенная спектральная интерферометрия [1], пространственно-разрешенный SPIDER [2], частотно-разрешенное оптическое стробирование FROG [3] и др., построены на оценке ЧМ по усредненному измерению многоимпульсного излучения. Дополнительно, возникает много таких вопросов, как влияние аберраций объемной оптики на измерения, трудности при точном выравнивании схемы за счет использования объемных элементов и ее поддержание, влияние которых вносят неточности в измерение и усложнение работы с такими методами и устройствами.

В данной работе представлен метод оценки ЧМ импульса в режиме реального времени, основывающийся на использовании массива волоконных брегговских решеток (ВБР), расположенных друг относительно друга с некоторой временной задержкой, чтобы вырезанное излучение было возможно оценить при помощи комплекса из связки фотодетектора Thorlabs DX25CF (нарастание фронта импульса 28 пс) и модульного осциллографа Tektronix DPO75004SX (полоса пропускания 33 ГГц). Для исследования использовался иттербиевый волоконный лазер (ЗГ), работающий в режиме пассивной синхронизации мод и длинным резонатором (около 200 м), а также с генерацией ЧМ диссипативного солитона [4]. Выходящая из резонатора мощность получилась около 1.5 мВт, с длительностью импульса 180 пс на полувысоте. Частота следования соответствовала длине резонатора и была равна 1 МГц.

1060 1065 1070 1075 1080

Длина волны, им

Рис. 1. Схема метода оценки чирпа импульса: ЗГ - иттербиевый волоконный лазер;

ОР - оптический разветвитель; ФД - фотодетектор, подключенный к осциллографу;

ВБР - волоконная брэгговская решетка

На рис.1. продемонстрирована оптическая схема метода оценки ЧМ импульсов, состоящая из разветвителя 50/50, на плечах которого были приварены ВБР на разной длине оптического пути, чтобы наблюдать все изменения на экране осциллографа. Данный метод основывается на сравнении временных параметров, полученных при отражении излучения ЗГ от четырех ВБР с высоким

коэффициентом отражения на определенных длинах волн в области 1064 нм. Для каждой ВБР был получен спектр пропускания, а две из них (ВБР2 и ВБР4) были подвергнуты деформационному воздействию (сжатие или растягивание) для реализации временного и спектрального сканирования по

исследуемому импульсу в режиме реального времени. За счет использования массива ВБР, удается одновременно получить данные разных частей исследуемого импульса. Так на рис.1. представлен оптический спектр для перестраиваемой ВБР2, где линии разного цвета показывают, в качестве примера, диапазон сканирования диссипативного солитона при деформации (положения 1-3) и без (черная кривая). Такая же вставка на данном рисунке демонстрирует отраженный сигнал от ВБР4 при ее перестройке (положения 1 -3).

Как видно из полученных данных, можно утверждать, что первоначальный исследуемый

импульс являлся близко к линейно положительному ЧМ импульсу. Это хорошо видно из черной кривой на рис.2, где продемонстрирована зависимость частоты от времени, которая соответствует

распределению нормальной дисперсии. Красная линия на рис.2. обозначает изначальную форму исследуемого импульса.

Представленный метод оценки ЧМ сигнала достаточно быстр и проводится в режиме реального времени для единичного импульса, а схема, продемонстрированная на рис.1. - компакта, проста и построена только на использовании волоконных компонентов, что дополнительно увеличивает мобильность системы.

Работа выполнена на базе Научного центра мирового уровня «Фотоника» при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (№ 075-15-2022-315).

Литература

1. Prade B. S, et al, Opt. Comm., 113, 79-84 (1994)

2. Iaconis С. C., Walmsley I.A., JQE, 35, 501-509 (1999)

3. Akturk S., et al, Opt. Express, 11, 68-78 (2003)

4. Zhluktova I.V., et al, Appl. Opt., 59, 9081-9086 (2020)

1.0-

<u

И 0.8-1 H о

ей 0.6-| ^

s 0.4-^

R

С

^ 0.20.0

—■— ЧМ

ЗГ

/ V

1 \ 1 " \

/ ■ \

/ж \ / I \ / ■ \

1.2

°.6 а »

о

т

0.0 а

н

Г

-0.6 -

-1.2

-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 Время, пс

Рис. 2. Параметр ЧМ изначального задающего импульса и ее форма, полученная на осциллографе