CC BY
16DOI 10.24412/2308-6920-2021-6-418-419
ШУМОПОДОБНЫЕ ИМПУЛЬСЫ
ГАУССОВОЙ ФОРМЫ С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
1* 12 1 2 2 Волков И.А. , Ушаков С.Н. ' , Нищев К.Н. , Камынин В.А. , Цветков В.Б. ,
Столяров Д.А.
'Национальный исследовательский Мордовский государственный университет, Саранск, Россия 2Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН, Москва, Россия 3Ульяновский государственный университет, Ульяновск, Россия E-mail: emofan_80@mail.ru
Волоконные лазеры с пассивной синхронизацией мод получили широкое признание, благодаря их способности создавать стабильные последовательности солитонов. В этих системах, сложное взаимодействие множественных диспергирующих, нелинейных и диссипативных эффектов приводит к нестационарным режимам работы, что обусловлено сочетанием ряда сложных динамических процессов, понимание которых до настоящего времени весьма затруднено. Среди нестационарных режимов работы волоконных лазеров с пассивной синхронизацией мод особенно интересен режим шумоподобных импульсов, в частности, из-за их связи с оптическими волнами-убийцами и их участия в очень сложных, частичных или прерывистых (квази) режимах синхронизации мод. Этот режим весьма распространен, поскольку шумоподобные импульсы могут быть созданы вразличных лазерных архитектурах, охватывающих широкий диапазон параметров резонатора. Особый интерес к шумоподобным импульсам был связан с их устойчивостью к дисперсии. Однако авторами работы [1] было показано, что возможно их существенное временное сжатие. Позднее в работе [2] проведен более глубокийтеоретический анализ в результате которого было показано, что у шумоподобного импульса может быть чирп, зависящий от дисперсии резонатора.
В данной работе продемонстрирован анализ шумоподобного импульса гауссовой формы методом FROG. Схема волоконного кольцевого лазера с длиной резонатора ~ 190м представлена на рис. 1. Резонатор включал в себя 3м волокна, легированного ионами Er3+/Yb3+ (SM-EYDF-6/125-HE Nufem) и 180 м стандартного одномодового волокна E3 (АО «Оптиковолоконные Системы»). В качестве накачки волоконно-кольцевого лазера использовался лазерный диод (BWT K976F06FA), работающий на длине волны 976нм с выходной мощностью до 4Вт. Излучение накачки вводилось в резонатор при помощи объединителя накачки с сигнальной жилой (2+1)*1 Изолятор использовался для обеспечения однонаправленного распространения оптического излучения. Поляризационный делитель вместе с двумя контроллерами поляризации позволяли реализовать режим синхронизации мод за счет НВПП. Различные режимы генерации достигались путем тщательной подстройки контроллеров поляризации. Выход лазера соединялся с помощью оптической розетки с разветвителем 1^3, что позволяло одновременно контролировать спектральные и временные характеристики лазера.
Рис.1. Схема лазера Рис.2. Схема измерений методом FROG
Шумоподобный импульс гауссовой формы имел следующие характеристики: центральная длина волны - 1 568 нм, ширина спектра на уровне 3 дБ - 15нм, длительность пика когерентности -Треак = 300 фс, частота повторения импульсов - 1,1МГц, выходная мощность P вых = 21 мВт [3].
Для измерения шумоподобного импульса методом FROG импульсы вводились через 2-х метровый патч-корд в оптический вход IQFROG. Схема эксперимента приведена на рис. 2. На рис. 3 представлены результаты измерения шумоподобного импульса гауссовой формы методом FROG.
418 №6 2021 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2021» www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru
Рис. 3. Измерение шумоподобного импульса гауссовой формы методом FROG
1530 1540 1550 1560 1570 1580 1590 1600 1610
Длина волны (им)
Рис.4. Оптический спектр шумоподобного импульса гауссовой формы (черная линия -измерения с использованием анализатораспектра AQ 6370С, красная линия - измерения методом FROG)
В данном случае генерация происходила в области аномальной дисперсии. Несмотря на шумовой характер мгновенной частоты, на рис.3 четко виден отрицательный линейный наклон. Наши экспериментальные данные подтверждают наличие чирпа у шумоподобного импульса гауссовой формы. На рис. 4 сравниваются спектр шумоподобного импульса гауссовой формы, полученный с помощью анализатора спектра AQ 6370, со спектром, измеренным методом FROG. Из рисунка следует, что применение FROG позволяет детально разрешить структуру шумоподобного импульса. Полученные данные хорошо согласуются с теоретическим описанием, предложенным в работе[2].
Литература
1. Lin J.-H. et al, Opt.Lett, 41, 22, 5310-5313 (2016)
2. PottiezO. et al, Laser Phys. 28, 085108 (2018)
3. Volkov I.A. et al, Quant. Electron., 50, 2, 153-156 (2020)
№6 2021 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2021»
www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru 419
