CC BY
5МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ
ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ
ЛАЗЕРНАЯ ФИЗИКА И ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА
Сравнение параметров импульсной генерации в гантелевидном и кольцевом резонаторах гольмиевого волоконного лазера
Филатова С.А.1, Камынин В.А.1, Хабушев Э.М.2, Красников Д.В.2
1
2
1- Федеральный исследовательский центр «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», Москва 2- Сколковский институт науки и технологий, Москва Е-mail: filatova@kapella. gpi. ru
Особый интерес наблюдается к лазерам ультракоротких импульсов (УКИ), работающим в спектральном диапазоне 2-3.5 мкм, в связи с широким спектром их возможных применений, например в спектроскопии, газоанализе, обработке материалов, лазерной хирургии, биодиагностике и т. д. [1]. Одной из перспективных активных сред для таких источников излучения являются волокна, легированные ионами гольмия (Но), благодаря их широкому спектру усиления 2-2.2 мкм. Поэтому в последние годы интенсивно исследуются гольмиевые волоконные лазеры, работающие в режиме синхронизации мод [2, 3].
Большинство резонаторов волоконных лазеров с синхронизацией мод содержат такие дорогостоящие и сложные оптические элементы, как изоляторы, поляризаторы, светоделители, циркуляторы и т. д. Однако для дальнейшего использования лазеров УКИ в качестве задающих генераторов или в сложных гибридных системах схема лазера должна быть упрощена и должна содержать минимум элементов, которые могут повлиять на лазерную генерацию. Поэтому представляет интерес исследование волоконного лазера с простым резонатором в форме гантели [4, 5]. Данная работа посвящена сравнению параметров и эффективности генерации ультракоротких импульсов в различных типах резонаторов (гантелевидных и кольцевых) и упрощению схемы гольмиевого волоконного лазера.
Схемы экспериментальных установок гольмиевого волоконного лазера с различными типами резонаторов показаны на
DOI: 10.24412/cl-35673-2022-1-26-28
18-20 октября 2022 г.
Рис. 1. Резонаторы лазера состояли из 2-метрового волокна, легированного ионами Но3+, волоконных ответвителей, контроллеров поляризации (КП), разъёмов БС/АРС с насыщающимся поглотителем, одномодового волокна (ЗМБ) и изолятора (ИЗО) в случае кольцевого резонатора. Накачка лазеров осуществлялась непрерывным иттербиевым (УЬ) волоконным лазером на длине волны 1130 нм через волоконный мультиплексор 1125/2100 нм. В качестве насыщающегося поглотителя для реализации синхронизации мод были использованы одностенные углеродные нанотрубки (ОУНТ). Длина гантелевидного резонатора составляла около 8.6 м, что соответствовало частоте следования импульсов около 12 МГц, а длина кольцевого резонатора компенсировалась одномодовым волокном для получения той же частоты следования и составляла около 17.3 м.
Ответвитель
Рис. 1. Оптическая схема гольмиевого волоконного лазера с синхронизацией мод с гантелевидным (а) и кольцевым (б) резонатором.
Предложенная в данной работе гантелевидная конфигурация резонатора позволила снизить порог генерации и повысить эффективность генерации по сравнению с гольмиевым волоконным лазером, использующим кольцевую конфигурацию резонатора. Помимо упрощения схемы лазера, были достигнуты стабильность и повторяемость параметров лазерного излучения (Хс = 2076 нм, Ра^ = 7 мВт, т = 1.3 пс, Е = 0.6 нДж).
Авторы выражают благодарность к.ф.-м.н. Гладушу Ю.Г., д.т.н. Насибулину А.Г. за предоставление насыщающегося
ЛАЗЕРНАЯ ФИЗИКА И ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА
поглотителя, а также д.ф.-м.н. Цветкову В.Б. за обсуждение результатов.
Работа выполнена при поддержке гранта Президента Российской Федерации для молодых ученых-кандидатов наук МК-3465.2022.1.2.
1. Kirsch D.C., Chen S., Sidharthan R., et al. J. Appl. Phys. 2020, 128(18), 180906.
2. Pawliszewska M., Duzynska A., Zdrojek M., et al. Opt. exp. 2019, 27(8), 11361-11369.
3. Filatova S.A., Kamynin V.A., Arutyunyan N.R., et al. Quantum Electr. 2018, 48(12), 1113-1117.
4. Chen H., Chen S.P., Jiang Z.F., et al. Opt. Lett. 2016, 41(18), 42104213.
5. Majumder D., Chowdhury S.D., Pal M., et al. In The European Conference on Lasers and Electro-Optics (p. cj_p_11), (2019, June).
