CC BY
27ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СУБНАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ В ИТТЕРБИЕВОМ ВОЛОКОННОМ УСИЛИТЕЛЕ
1* 1 1 1 12 Жлуктова И.В. , Камынин В.А. , Филатова С.А. , Трикшев А.И. , Цветков В.Б. '
Институт общей физики им. А. М. Прохорова РАН, г. Москва Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва *Е-таИ: ¿у.гЫиШуа@^^таИ.сот
DOI 10.24411/2308-6920-2019-16117
В настоящий момент волоконные лазерные источники субнаносекундных импульсов находят применения во многих областях науки и технологии, благодаря компактности, эффективности и технологичности. А использование эффекта вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) обеспечивает генерацию вне спектров редкоземельных элементов, позволяя покрыть область спектра от 1 до 2.3 мкм. Так в ряде работ были продемонстрированы источники с генерацией ВКР, как в твердотельных [1-4], так и в волоконных лазерах[5,6]. Подобные лазеры имеют различные области применения: медицина, спектроскопия, лабораторные исследования и т.д. Отдельно стоит отметить, что при помощи удвоения частоты лазера со стоксовой компонентой возможно получение желтого излучения [7,8], в отличие от использования стандартных иттербиевых лазеров, так как после удвоения их частоты, полученное излучение уходит в зеленую область оптического спектра.
В данной работе представлен полностью волоконный источник субнаносекундных импульсов на длине волны 1125 нм, выделенной из первой стоксовой компоненты задающего лазера при помощи спектрального фильтра. Длительность импульсов спектрально выделенного излучения была не более 200 пс с частотой повторения 1 МГц. За счет использования нелинейного вращения плоскости поляризации излучения в волоконном задающем лазере, была получена пассивная синхронизация мод, а подстройкой контроллеров поляризации достигнуты различные режимы работы волоконного иттербиевого лазера. На рисунке 1 представлена оптическая схема экспериментальной установки.
В качестве задающего источника был собран полностью волоконный иттербиевый лазер, работающий в режиме пассивной синхронизации мод [9]. В качестве накачки лазера использовался лазерный диод с излучением на длине волны 975 нм. Резонатор задающего источника был сформирован из активного волокна с многокомпонентной оболочкой (GTWave), легированного ионами иттербия, и 200 м одномодового волокна SMF.Так как лазер работает на эффекте нелинейного вращения плоскости поляризации, в резонатор были добавлены пара коммерчески доступных контролеров поляризации. Вывод излучения из резонатора осуществлялся при помощи поляризационного делителя. Длительность импульсов иттербиевого лазера в одном из режимов составляла не более 1 нс, с частотой следования 1 МГц.
234
№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» [email protected]
50,01 S1E-3
ч, а)
Ktv/\
£ 1050 1065 1080 1095 1110 1125 1140 1155
° i ^ н 1 г
0,1
На рисунке 2 (а) представлен оптический спектр иттербиевого лазера. Из спектра видно, что основной пик, который приходится на длине волны 1075 нм, имеет почти плоскую вершину со сглаженными краями. Данный пик характерен диссипативным солитонам, но так же здесь присутствует ВКР генерация, стоксовая компонента которой приходится на длину волны 1128 нм [10]. Режим лазера был подобран так, чтобы разница между основной длиной волны и пиком стоксовой компоненты составляла примерно 10 дБ (Рис.2(а)). В дальнейшем излучение от задающего источника усиливалось для обеспечения хорошего уровня сигнала при селекции излучения при помощи спектрального фильтра, в качестве которого выступали волоконная брэгговская решетка, с высоким коэффициентом отражения, на длине волны 1125 нм и оптический циркулятор.
На рисунке 2 (б) представлен оптический спектр селектированного излучения на длине волны 1125 нм. В зависимости от режима генерации задающего лазера, максимальная средняя мощность спектрально выделенного излучения варьировалась от 4.5 мВт до 25 мВт, а длительности импульсов не превышали 200 пс с частотой повторения 1 МГц.
В итоге были получены различные режимы работы иттербиевого лазера в зависимости от положения контроллеров поляризации и в дальнейшем проведены исследования по изучению динамики распространения импульсов селектированного излучения на длине волны 1125 нм.
Работа выполнена при поддержке проекта РНФ 17-12-01564 «Перепутанные солитоны в оптических волокнах с переменной по длине дисперсией».
Ё°,01 S1E-3J
1050 1065 1080 1095 1110 1125 1140 1155 Длина волны, нм
Рис. 2. Оптические спектры задающего источника (а) и селектированного излучения на 1125 нм (б)
Литература
1. Granados E., et al, Opt. Express 18, 5289-5294 (2010)
2. Granados E, et al, Opt. Express 17, 569-574 (2009)
3. Warrier A.M., et al, Opt. Express 22, 3325-3333 (2014)
4. Frank M., et al, Opt. Lett. 43, 2527-2530 (2018)
5. Liu W., et al, Opt.Express 24,26715-26721 (2016)
6. Aguergaray C, et al, Opt. Lett. 38,2644-2646 (2013)
7. Донцова Е.И., и др., Квантовая электроника, 46, 989-994(2016)
8. Petrasiunas M.J., et al, Opt. Express 22, 17716-17722 (2014)
9. Трикшев А.И., и др., Квантовая электроника, 46, 1085-1088 (2016)
10. Kharenko D.S., et al, Opt. Lett., 37, 4104 (2012)
№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» [email protected]
235
