Висмутовые волоконные лазеры с накачкой по оболочке, излучающие в области длин волн 1.4–1.5 мкм

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты по разработке и изучению выходных характеристик висмутовых волоконных лазеров для ближнего ИК-диапазона, накачиваемых в оболочку с использованием многомодовых лазерных диодов, излучающих на длине волны 808 нм. Активной средой таких лазеров служили световоды с сердцевиной из германосиликатного стекла, легированного висмутом, с различной формой (круглым и квадратным сечением) внутренней оболочки, покрытой полимером с показателем преломления 1.396. На основе таких световодов была разработана серия волоконных лазеров, генерирующих излучение в области длин волн 1.4–1.5 мкм, и изучены их спектральные и мощностные характеристики. Было выполнено численное моделирование, направленное на поиск оптимальной конфигурации таких лазеров, с целью определения предельно-достижимых характеристик получаемых устройств. Получено хорошее согласование расчетных данных с экспериментальными результатами. Используя активный световод с квадратным сечением со стороной ~80 мкм и диаметром сердцевины ~11 мкм, легированной висмутом, был создан волоконный лазер, генерирующий на длине волны ~1460 нм, с дифференциальной эффективностью около 5% и максимальной выходной мощностью более 250 мВт.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Вахрушев

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: as.vahrush@yandex.ru

Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова Российской академии наук

Россия, Москва

А. В. Харахордин

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Email: as.vahrush@yandex.ru

Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова Российской академии наук

Россия, Москва

С. В. Алышев

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Email: as.vahrush@yandex.ru

Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова Российской академии наук

Россия, Москва

А. М. Хегай

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Email: as.vahrush@yandex.ru

Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова Российской академии наук

Россия, Москва

Е. Г. Фирстова

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Email: as.vahrush@yandex.ru

Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова Российской академии наук

Россия, Москва

М. А. Мелькумов

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Email: as.vahrush@yandex.ru

Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова Российской академии наук

Россия, Москва

С. В. Фирстов

Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук

Email: as.vahrush@yandex.ru

Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова Российской академии наук

Россия, Москва

Список литературы

  1. Galvanauskas A. High power fiber lasers // Optics and Photonics News. 2004. V. 15. Is. 7. P. 42–47.
  2. Shi W. et al. Fiber lasers and their applications // Applied Optics. 2014. V. 53. Is. 28. P. 6554–6568.
  3. Richardson D.J., Nilsson J., Clarkson W.A. High power fiber lasers: current status and future perspectives // JOSA B. 2010. V. 27. Is. 11. P. B63–B92.
  4. Zervas M.N., Codemard C.A. High power fiber lasers: a review // IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics. 2014. V. 20. Is. 5. P. 219–241.
  5. Дианов Е.М., Двойрин В.В., Машинский В.М., Умников А.А., Яшков М.В., Гурьянов А.Н. Непрерывный висмутовый волоконный лазер // Квантовая электроника. 2005. Т. 35. №. 12. С. 1083–1084.
  6. Bufetov I.A. et al. Bi-doped optical fibers and fiber lasers // IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics. 2014. V. 20. Is. 5. P. 111–125.
  7. Wang Y. et al. Bi-doped optical fibers and fiber amplifiers // Optical Materials: X. 2023. V. 17. P. 100219.
  8. Firstov S.V. et al. Laser-active fibers doped with bismuth for a wavelength region of 1.6–1.8 μm // IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics. 2018. V. 24. Is. 5. P. 1–15.
  9. Bufetov I.A., Firstov S.V., Khopin V.F., Medvedkov O.I., Guryanov A.N., Dianov E.M. Bi-doped fiber lasers and amplifiers for a spectral region of 1300–1470 nm // Optics Letters. 2008. V. 33. Is. 19. P. 2227–2229.
  10. Thipparapu N.K. et al. Bi-doped fiber amplifiers and lasers // Optical Materials Express. 2019. V. 9. Is. 6. P. 2446–2465.
  11. Shubin A.V. et al. Bismuth-doped silica-based fiber lasers operating between 1389 and 1538 nm with output power of up to 22 W // Optics Letters. 2012. V. 37. Is. 13. P. 2589–2591.
  12. Vakhrushev A.S. et al. W-type and Graded-index bismuth-doped fibers for efficient lasers and amplifiers operating in E-band // Optics Express. 2022. V. 30. Is. 2. P. 1490–1498.
  13. Firstov S. et al. Cladding-pumped bismuth-doped fiber laser // Optics Letters. 2022. V. 47. Is. 4. P. 778–781.
  14. Vakhrushev A.S. et al. Cladding-Pumped Bismuth-Doped Fiber Laser Emitting in the Wavelength Range 1.3–1.4 μm // Bulletin of the Lebedev Physics Institute. 2022. V. 49. Suppl 1. P. S1–S6.
  15. Kobayashi S., Takahashi M., Ohara M., Kondo I., Fujii Y. Broadband optical amplification with water-free hexagonal double-clad Bi doped silica fiber // Proc. SPIE. Fiber Lasers XIII: Technology, Systems, and Applications. 2016. V. 9728. P. 338–343.
  16. Quimby R.S., Shubochkin R.L., Morse T.F. High quantum efficiency of near-infrared emission in bismuth doped AlGeP-silica fiber // Optics Letters. 2009. V. 34. №. 20. P. 3181–3183.
  17. Vakhrushev A. et al. Output power saturation effect in cladding-pumped bismuth-doped fiber lasers // J. Lightwave Technology. 2023. Vol. 41. Is. 2. P. 709–715.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Спектры поглощения, полученные при вводе слабого оптического сигнала в оболочку исследуемых световодов (а); схема энергетических переходов ВАЦ-Si при возбуждении излучением на длине волны 800 нм с указанием основных переходов (б).

Скачать (99KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема висмутового лазера с накачкой в оболочку в разных конфигурациях.

Скачать (78KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Расчетные значения выходной мощности висмутовых лазеров, работающих на длине волны 1460 нм: а – от коэффициента отражения выходного зеркала и длины активного световода, при фиксированной поглощенной мощности накачки 8.5 Вт; б – от коэффициента отражения выходного зеркала и мощности накачки, при длине активного световода 200 м.

Скачать (157KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимости выходной мощности висмутового лазера от поглощенной мощности накачки: а – для образца Bi-1 в разных конфигурациях резонатора; б – для образцов Bi-1 и Bi-2 в одинаковых условиях. Вставка – типичный спектр лазерной генерации.

Скачать (125KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимости выходной мощности висмутового лазера с разной длиной активного световода от поглощенной мощности. Вставка – дифференциальная эффективность лазеров от длины световода.

Скачать (90KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах