CC BY
23ВКВО-2019- Стендовые
ВЛИЯНИЕ ДЛИНЫ РЕЗОНАТОРА НА ГАРМОНИЧЕСКУЮ СИНХРОНИЗАЦИЮ МОД В ЭРБИЕВОМ ВОЛОКОННОМ ЛАЗЕРЕ
Парфентьева В.Б.1, Камынин В.А.2, Трикшев А.И.2, Цветков В.Б.1'2
1 Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", Москва, Россия 2 Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
DOI 10.24411/2308-6920-2019-16205
Лазеры ультракоротких импульсов (УКИ) с высокой частотой повторения импульсов являются неотъемлемой частью современной оптической метрологии и молекулярной спектроскопии. Высокостабильные лазерные системы УКИ позволяют получать данные с улучшенным отношением сигнал-шум, подходят для систем навигации, где требуются высокоточные стандарты частоты, и для системы высокоскоростной передачи данных.
Существует несколько способов создания таких лазерных систем: использование твердотельных или полупроводниковых лазеров с коротким резонатором [1], использование микрорезонаторов или эталонов [2], а также использование лазерных систем с гармонической синхронизацией мод. Последний метод позволяет не только реализовать высокую частоту следования импульсов, но и возможность ее перестройки.
В данной работе исследованы режимы генерации импульсного кольцевого волоконного лазера, работающего в режиме пассивной гармонической синхронизации мод на основе эффекта нелинейного вращения плоскости поляризации. В качестве активной среды использовалось эрбиевое волокно длиной 4 метра, накачка осуществлялась лазерным диодом с длиной волны 976 нм. Мощность диода накачки варьировалась в диапазоне от 30 до 540 мВт. Общая длина резонатора варьировалась за счет изменения линии задержки на SMF-волокне и составляла от 5 до 25 метров. Гармоническая синхронизация мод достигалась путём тщательной подстройки контроллеров поляризации и мощности накачки.
На рисунке 1 представлена интерферометрическая автокорреляционная функция импульса и спектр при работе лазера с длиной резонатора 12,5 м на основной частоте. Длительность импульса составила 320 фс ширина спектра по уровню -3 дБ была равна 10 нм.
« 6-
« 4
Е?
3
м
ё и
Ё 8
-40
-50
-701520
1
V
/ лЛ
/
Задержка, фс
1540 1560 1580
Длина волны, нм
Рис. 1. Автокорреляционная функция и спектр лазера на основной гармонике
(длина резонатора 12,5 м)
Для данной длины резонатора была получена 19-я гармоника. Для сравнения на рисунке 2 представлена последовательность импульсов на основной частоте (слева) и на 19-й гармонике (справа), что соответствует частоте следования импульсов 236 МГц.
392
№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru
8
0
0
500
ВКВО-2019 Стендовые
«
<и g
о
es" «
Г
<
1,0
0,8
0,6
0,0
0,0
50,0n Время, с
100,0n
К н о
os" «
ру
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
1 I
1 J ■+
/ ! V у V 1/ V 1/ 1 1/ /1/ Im ! \ \] /И
0,0
50,0n Время, с
100,0n
Рис. 2. Последовательность импульсов на основной частоте (слева) и на 19-й гармонике (справа)
В ходе данной работы продемонстрировано, что для получения частот следования импульсов близких или более 1 ГГц возможно использовать лазеры длиной более 10 метров. Кроме того, большая длина резонатора позволяет получить импульсы меньшей длительности.
Работа выполнена при поддержке программы президиума РАН № 5 "Фотонные технологии в зондировании неоднородных сред и биообъектов".
Литература
1. Bandelow, U., et al., Opt Quant Electron 38: 495 (2006)
2. Kippenberg, T.J., R et al., Science: 332 (6029), pp. 555-559 (2011)
3. Sotor, J., et al., Laser Phys. Lett., 11,055102 (2014)
4. Peng, J., et al. J. Lightw. Technol., 31, 3009-3014. (2013)
5. Chen, H.R., et al. Opt. Lett., 38, 845-847, 2013
№6 2019 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2019» www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru
393
