Улучшение выходных свойств оптического излучения в диапазоне 1650 нм методом двухполяризационного рамановского усиления

Григорьевский В.И., Тезадов Я.А. Улучшение выходных свойств оптического излучения в диапазоне 1650 нм методом двухполяризационного рамановского усиления // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 2. С. 18–24. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-02-18-24

Grigor’evsky V.I., Tezadov Ya.A. Enhancements in output properties of optical radiation in the range of 1650 nm using a dual-polarization Raman amplification method [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2022. V. 89. № 2. P. 18–24. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-02-18-24

V. I. Grigor’evsky and Ya. A. Tezadov, "Enhancements in output properties of optical radiation in the range of 1650 nm using a dual-polarization Raman amplification method," Journal of Optical Technology. 89(2), 76-80 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000076

Предмет исследования. Исследовалось рамановское усиление оптического излучения в диапазоне длин волн 1650 нм в протяжённом волокне и повышение его эффективности. Цель работы. Рассматривается возможность увеличения выходной мощности излучения одиночного рамановского усилителя без ухудшения его спектральных свойств. Метод. Предложен метод раздельного усиления двух ортогональных поляризаций излучения в протяжённом оптическом волокне, когда деполяризованное входное оптическое излучение разделяется на излучение с независимыми линейными поляризациями, которые могут эффективнее взаимодействовать с излучением накачки. На каждую из поляризаций входного излучения приходится меньшая мощность накачки, что приводит к меньшим искажениям выходного излучения при его усилении в протяжённом оптическом волокне. Основные результаты. Проведено математическое моделирование и реализована схема двухполяризационного усиления оптического излучения. Линейно поляризованное излучение от DFB-лазера разветвлялось на два канала с помощью поляризационного разветвителя. В каждом канале излучение распространялось со взаимно ортогональными поляризациями, причём в один из каналов был введён дополнительно отрезок волокна типа “panda” для устранения взаимной когерентности излучения. Затем оба канала излучения объединялись поляризационным объединителем и излучение подавалось на предварительный, а затем на оконечный рамановский усилитель. Было проведено сравнение нелинейных искажений выходного излучения рамановского усилителя в случае одно и двухполяризационного усиления. Установлено, что при выходной мощности 3,5 Вт на длине волны 1650 нм нелинейные искажения для двухполяризационного усиления меньше, что обеспечивает более узкий спектр выходного излучения. Для этого режима на указанной длине волны получена несколько большая неискажённая мощность приблизительно 4 Вт без ухудшения спектральных свойств выходного излучения. Практическая значимость. Полученные результаты позволяют создать более мощные источники излучения в диапазоне длин волн 1650 нм, например, для лидаров при мониторинге парниковых газов, таких как метан, углекислый газ, пары воды. Возможно также использовать данную технологию в других областях, например, в медицине и телекоммуникационных приложениях.

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме № 0030-2019-0008.