CC BY
12DOI 10.24412/2308-6920-2021-6-102-103
УЗКОПОЛОСНЫЙ ЭРБИЕВЫЙ ЛАЗЕР СО СЛУЧАЙНОЙ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ НА ОСНОВЕ НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ 1-МЕРНЫХ СТРУКТУР, СОЗДАННЫХ ФЕМТОСЕКУНДНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
12* 12 12 1 3
Скворцов М.И. ' , Вольф А.А. ' , Достовалов А.В. ' ' Власов А.А. , Егорова О.Н. ,
Семёнов С.Л.4, Бабин С.А.1'2
'Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск 2Новосибирский государственный университет, г. Новосибирск 3Институт общей физики имени А. М. Прохорова РАН, г. Москва 4Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова РАН,
г. Москва E-mail: qwertymikhails@gmail. com
В последнее время большой интерес представляют лазеры со случайной распределенной обратной связью (СРОС-лазеры) на основе неупорядоченных структур. Их применение актуально во многих областях от удаленного зондирования [1] до нелинейного удвоения частоты [2] ввиду мощного и узкополосного излучения. Одним из примеров являются источники излучения, в которых случайная распределенная обратная связь возникает из-за рэлеевского рассеяния света на флуктуациях показателя преломления среды, а усиление за счет эффекта вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) в волоконных световодах [3]. Как правило, такой класс лазеров имеет длину резонатора от сотен метров до нескольких десятков километров. Без дополнительной спектральной селекции ширина линии генерации СРОС-лазера определяется контуром ВКР-усиления и составляет 1-3 нм. Существует другой тип случайной распределенной обратной связи, которая реализуется за счет последовательности волоконных брэгговских решёток (ВБР), записанных через случайные интервалы [4], либо со случайными фазовыми сдвигами вдоль ВБР [5]. В общем случае в таких лазерах может достигаться одночастотный режим генерации, но за счет конкуренции мод и тепловых эффектов данные излучатели, как правило, имеют плохую стабильность.
Использование технологии фемтосекундной (фс) лазерной модификации показателя преломления для изготовления неупорядоченных структур внутри волокна для реализации случайной распределенной обратной связи позволяет на несколько порядков уменьшить длину резонатора по сравнению с лазерами на основе естественного рэлеевского рассеяния. В данной работе представлен эрбиевый СРОС-лазер с полуоткрытым резонатором, где в качестве случайной структуры использовалась 10-см участок волокна SMF-28e+ с усиленным рэлеевским рассеянием вдоль световода (Рис. 1). Относительно естественного уровня рэлеевского рассеяния используемого волоконного световода изготовленная структура имеет уровень +41 дБ/мм. Низкий уровень наведенных потерь, который составляет «0.2 дБ, был достигнут путем оптимизации скорости движения образца, а также частоты и энергии фс лазерных импульсов.
Рис.1. Рефлектограммы распределенного рэлеевского отражателя, измеренные с помощью LUNA OBR4600 в процессе фс записи (a) и после записи (б) в режиме с максимальным пространственным разрешением
102
№6 2021 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2021» [email protected]
Полуоткрытый резонатор СРОС-лазера был образован ВБР с коэффициентом отражения около 99%, изготовленной с применением УФ-излучения, и 35-см отрезком высоколегированного
композитного Er3+ световода в качестве активной среды.
Рис.2. Радиочастотный спектр генерации СРОС-лазера для различных выходных мощностей (а) оптический спектр излучения при разной мощности накачки (б)
В результате был реализован эрбиевый СРОС- лазер, излучающий на длине волны 1548 нм с шириной линии генерации менее 1 пм при максимальной выходной мощности 12 мВт и соотношением сигнала к шуму около 65 дБ. В докладе будут подробно изложены детали эксперимента, а также обсуждены потенциальные применения таких источников. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ (21-72-30024).
Литература
1. Wiersma D. et al, Nature. 414, 708-709 (2001)
2. Dontsova E. et al, Opt. Lett. 26, 1439-1442 (2016)
3. Turitsyn S. et al, Nat. Photon. 4, 231-235 (2010)
4. СкворцовМи др., Квант. электроника 47, 696-700 (2017)
5. Gagné M., Kashyap R., Opt. Lett. 39, 2755-2758 (2014)
№6 2021 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2021» [email protected]
103
