Преобразование субнаносекундных импульсов в иттербиевом волоконном усилителе Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Преобразование субнаносекундных импульсов в иттербиевом волоконном усилителе

Жлуктова И.В., Камынин В.А., Филатова С.А., Трикшев А.И.

ОК, лаборатория «Фотоника: квантовые материалы и технологии» Е-mail: iv.zhluktova@gmail. com Введение

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 цт. Так в ряде работ были продемонстрированы источники с генерацией ВКР, как в твердотельных [1, 2], так и в волоконных лазерах [3]. 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 [4], в отличие от использования стандартных иттербиевых лазеров, так как после удвоения их частоты, полученное излучение уходит в зеленую область оптического спектра.

Экспериментальная часть В данной работе в качестве задающего генератора (ЗГ) был собран полностью волоконный иттербиевый лазер, работающий в режиме пассивной синхронизации мод [5]. Накачка активной среды ЗГ осуществлялась при помощи полупроводникового лазерного диода, который излучал на длине волны 975 nm. Резонатор задающего генератора был сформирован из активного волокна с многокомпонентной оболочкой (GTWave), легированного ионами иттербия, и 200 m одномодового волокна SMF (single mode fiber). 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.

На рис. 1 А) представлен оптический спектр иттербиевого лазера. Из спектра видно, что основной пик, который приходится на длине волны 1075 пт характерен диссипативным солитонам, но так же здесь присутствует ВКР генерация, стоксовая компонента которой приходится на длину волны 1128 пт [6].

1,0

3

ей д"

H о о

Я «

s

о Я CD H X

S

0,1

0,01

1E-3

1050 1

0,1 0,01 1E-3 1E-4

-ЗГ| Б)

т=118 ps

0,5

1150 -400 -200

200 400

0,0

1-си| Л Г)

т=123 ps

Я

л я

1,0 у

0,5 .

0,0

1050 1100 1150 1200 1250 -400 -200 0 200 400

Длина волны, nm Время, ps

Рис. 1. Оптические спектры задающего генератора А) и селектированного излучения В) с динамикой изменения импульса до селекции Б) и после Г)

В дальнейшем излучение от задающего источника усиливалось для обеспечения хорошего уровня сигнала при селекции излучения (СИ) при помощи спектрального фильтра, в качестве которого выступали волоконная брэгговская решетка (ВБР), с высоким коэффициентом отражения, на длине волны 1125 nm и оптический циркулятор. На рис. 1 В) представлен оптический спектр селектированного излучения на длине волны 1125 nm.

В данной работе было проведено исследование по селекции излучения из первой стоксовой компоненты при помощи спектрального фильтра, в качестве которого выступали ВБР с высоким коэффициентом отражения и оптический циркулятор. После вырезания сигнала был получен стабильный импульсный режим с частотой повторения 1 MHz и длительностью 123 ps, что соответствует энергии 11 nJ. Так же, исходя из оптического спектра

вырезанного сигнала, разница между отраженной рабочей длиной волны и вырезанной стоксовой компоненты составила 28 dB.

Коллектив авторов выражает благодарность руководителю НЦЛМТ Цветкову В.Б. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-32-90205.

1. A.M. Warrier, J. Lin, H.M. Pask et al. Opt. Express. 2014, 22, 33253333.

2. M. Frank, S. Smetanin, M. Jelinek et al. Optics Lett. 2018, 43, 2671526721.

3. W. Liu, P. Ma, H. Lv et al. Opt. Express. 2016, 24, 26715-26721.

4. M.J. Petrasiunas, M.I. Hussain, J. Canning et al. Opt. Express. 2014, 22, 17716-17722;

5. А.И. Трикшев, В.А. Камынин, В.Б. Цветков и др. Квантовая электроника. 2016, 46, 1085-1088.

6. D.S. Kharenko, E.V. Podivilov, S.A. Babin et al. Optics Lett. 2012, 37, 4104.