Наносекундный иттербиевый волоконный лазер с произвольной формой импульсов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Наносекундный иттербиевый волоконный лазер с произвольной формой импульсов

Трикшев А.И., Камынин В.А.

ОК, лаборатория «Фотоника: квантовые материалы и технологии»

Е-mail: trikshevgpi@gmail com

Наносекундные лазерные системы высокой мощности с высокой энергией импульса широко применяются как в промышленности, так и в научных целях. Например в космической связи, для лазерной резки или прецизионной лазерной обработки [13]. Однако из-за эффектов насыщения форма импульсов может искажаться при прохождении усиливающей среды. Для компенсации искажения начальный импульс должен иметь форму с учетом последующего искажения. Восстановление формы импульса является интересной задачей, которая в последние годы привлекает большое внимание исследователей [4, 5].

В данной работе мы представляем импульсный иттербиевый волоконный лазер с возможностью формирования импульса заданной формы с временным разрешением в 4 ns. Формирование импульсов осуществлялось посредством модуляции непрерывного излучения задающего генератора с последующим усилением в двухкаскадном волоконной усилителе.

Схема экспериментальной установки представлена на рис. 1.а. В качестве задающего генератора (ЗГ) использовался перестраиваемый одночастотный полупроводниковый лазерный диод с волоконной брэгговской решеткой на выходе. ЗГ работал в непрерывном режиме. Выходная мощность составляла около 20 mW. В качестве первого усилителя использовалось активное иттербиевое волокно с двойной оболочкой (YDF1) (6/125 цш, NA=0.11/0.45). Длина волокна составляла 6 m. Встречная накачка осуществлялась одномодовым лазерным диодом (ЛД1) с длиной волны 976 nm через мультиплексор (WDM). После усиления выходная мощность составила около 400 mW.

После усиления излучение модулировалось с помощью акустооптического модулятора (MT300-IR20-Fio-SM5-J1-A-VSF). На выходе из модулятора импульсы имели прямоугольную форму.

Пиковая мощность после АОМ составляла около 100 т¥, а энергия в импульсе 1 оТ. Получение оптических импульсов с заданным профилем достигалось за счет использования электрооптического модулятора (ЭОМ) ОрШаЬ 1М-1064-10-РМ.

К°л ISO Tj

- электрический - оптический

i

V

-10 0 10 20 30 40 50 60

t, HC

а) б)

Рис. 1. а) Экспериментальная установка, б) электрический и соответствующий ему оптический импульсы

Далее излучение усиливалось в двухкаскадном волоконном усилителе на базе активного GTWave волокна (YDF2, YDF3) [6]. Диаметр активной сердцевины волокон составлял 6 цт (NA=0.11). Длина волокон 1-го и 2-го каскадов усиления составляли 15 и 9 m соответственно. Накачка осуществлялась многомодовыми лазерными диодами в пассивные сердцевины волокон. Контроллеры поляризации (КП) использовались для поддержания линейной поляризации излучения на выходе из системы. Выходной торец волокна был сколот и вклеен в стандартный FC коннектор с коллиматор ом.

Осциллограмма двухмасштабного импульса на выходе системы представлена на рисунке 2б. Поскольку в работе для формирования импульсов использовался электрический генератор импульсов с частотой дискретизации 250 ms/s (Tabor WW2571A electronics), то минимальное временное разрешение получаемых импульсов составляло 4 ns. На выходе системы энергия в импульсе составила около 10цТ при средней выходной мощности в 100 mW (при частоте повторений 10 kHz).

1. Nie M., Liu Q., Ji E., Cao X., Fu X., Gong M., Optics letters. 2017, 42(6), 1051-1054.

2. W. Koechner, Solid-state laser engineering. Springer, (2013).

3. Vu K.T., Malinowski A., Richardson D.J. et al. Optics Express. 2006,

14(23), 10996-11001.

4. Guo J., Wang J., Lu X. et al. Proc. SPIE 10964, Tenth International Conference on Information Optics and Photonics, 1096403 (2018).

5. Meijer R.A., Stodolna A.S., Eikema K.S.E., Witte S. Optics letters. 2017, 42(14), 2758-2761.

6. Bufetov I.A., Bubnov M.M., Mel'kumov M.A. et al Quantum Electronics. 2005, 35, 328.