Исследование режимов генерации эрбиевого волоконного лазера с распределенной обратной связью

Моор Я.Д., Куликов А.В., Коннов Д.А., Коннов К.А., Веремеенко И.А., Савин В.В.

Ссылка для цитирования:

Моор Я.Д., Куликов А.В., Коннов Д.А., Коннов К.А., Веремеенко И.А., Савин В.В. Исследование режимов генерации эрбиевого волоконного лазера с распределенной обратной связью // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 3. С. 40–47. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-03-40-47

Moor Ia.D., Kulikov A.V., Konnov D.A., Konnov K.A., Veremeenko I.A., Savin V.V. Research of the generation mode of an erbium fiber laser with distributed feedback [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 3. P. 40–47. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-03-40-47

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Параметры и оптические характеристики лазера с распределенной обратной связью на основе единичной волоконной брэгговской решетки с постоянным периодом, индуцированной в эрбиевом оптическом волокне. Цель работы. Установление зависимостей режима генерации излучения лазером с распределенной обратной связью на основе волоконной брэгговской решетки с постоянным периодом, записанной методом фазовой маски, от мощности накачки и длины резонатора. Метод. Запись волоконных брэгговских решеток осуществлялась методом фазовой маски с применением трансляции оптического пучка эксимерного KrF-лазера с центральной длиной волны 248 нм. Структуры с длиной от 40 до 70 мм (шаг 5 мм) и коэффициентом отражения более 99% записывались в оптическое волокно FiberCore I-25(980/125), подвергнутое низкотемпературной водородной обработке. В работе применялся диод накачки с центральной длиной волны 980 нм и выходной мощностью до 435 мВт. В процессе исследования регистрировались зависимости параметров генерируемого излучения от изменения длины волоконной брэгговской решетки и мощности накачки. Основные результаты. Получены зависимости режима генерации лазера с распределенной обратной связью от параметров накачки и резонатора. Установлено, что для получения стабильной генерации излучения при мощности накачки до 435 мВт достаточно использовать единичную волоконную брэгговскую решетку с постоянным периодом и длиной 45 мм, записанную методом фазовой маски в эрбиевое волокно, без применения структур с π-фазовым сдвигом или решеток большей длины, записанных пошаговым методом. Практическая значимость. Полученные результаты применимы для упрощения оптических схем и оптимизации функционирования измерительных систем на основе волоконных лазеров с распределенной обратной связью.

Ключевые слова:

лазер с распределенной обратной связью, волоконная брэгговская решетка, режим лазерной генерации, длинная волоконная брэгговская решетка, оптическое волокно с ионами эрбия

Коды OCIS: 140.3480, 140.3300, 230.5670, 260.7260

Список источников:

1. Varona O.D., Fittkau W., Booker P., et al. Single-frequency fiber amplifier at 1.5 μm with 100 W in the linearly-polarized TEM00 mode for next-generation gravitational wave detectors // Opt. Exp. 2017. V. 25. № 21. P. 24880–24892. https://doi.org/10.1364/OE.25.024880
2. Nechepurenko I.A., Dorofeenko A.V., Butov O.V. Optimal defect position in a DFB fiber laser // Opt. Exp. 2021. V. 29. № 9. P. 13657. https://doi.org/10.1364/ OE.418262 3. Lee Y.W., Lee B. Wavelength-switchable erbium-doped fiber ring laser using spectral polarization-dependent loss element // IEEE Photonic. Tech. L. 2003. V. 15. № 6. P. 795–797. https://doi.org/10.1109/LPT.2003.811347
4. Sun W., Shi J., Yu Y., et al. All-fiber 1.55 μm erbiumdoped distributed-feedback laser with single-polarization, single-frequency output by femtosecond laser lineby-line direct-writing // OSA Continuum. 2021. V. 4. № 2. P. 334–344. https://doi.org/10.1364/OSAC.414523
5. Skvortsov M.I., Wolf A.A., Vlasov A.A., et al. Advanced distributed feedback lasers based on composite fiber heavily doped with erbium ions // Sci. Rep. 2021. V. 10. № 1. P. 14487. https://doi.org/10.1038/s41598-020-71432-w
6. Yin B., Feng S., Liu Z., et al. Single-frequency and singlepolarization DFB fiber laser based on tapered FBG and self-injection locking // IEEE Photonics J. 2015. V. 7. № 3. P. 1–9. https://doi.org/10.1109/JPHOT.2015.2426871
7. Guo K., He J., Yang K., et al. Symmetric step-apodized distributed feedback fiber laser with improved efficiency // IEEE Photonics J. 2019. V. 11. № 4. P. 1–11. https://doi.org/10.1109/JPHOT.2019.2921628
8. Tiwari U., Thyagarajan K., Shenoy M.R. Strain and temperature discrimination technique by use of a FBG written in erbium doped fiber // Optik 2014. V. 125. № 1. P. 235–237. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2013.06.067
9. Zhang X., Zhang F., Jiang S., et al. Short cavity DFB fiber laser based vector hydrophone for low frequency signal detection // Photonic Sens. 2017. V. 7. № 4. P. 325–328. https://doi.org/10.1007/s13320-017-0453-x
10. Machac J. Amorphous metamaterial with negative permeability // IEEE Antenn. Wirel. Pr. 2017. V. 16. P. 2138–2141. https://doi.org/10.1109/LAWP. 2017.2700234
11. Jackson P., Foster S., Goodman S. A fibre laser acoustic vector sensor // 20th Intern. Conf. Opt. Fibre Sens. Edinburgh, United Kingdom. October 5, 2009. V. 7503. P. 71. https://doi.org/10.1117/12.835046
12. Foster S.B., Cranch G.A., Harrison J., et al. Distributed feedback fiber laser strain sensor technology // J. Lightwave Technol. 2017. V. 35. № 16. P. 3514–3530. https://doi.org/10.1109/JLT.2017.2689821
13. Hisham K.H. Full width-half maximum characteristics of FBG for petroleum sensor applications // IJEEE. 2020. V. 16. № 1. Р. 12–21. https://doi.org/10.37917/ ijeee.16.1.12
14. Tehranchi A., Kashyap R. Extremely efficient DFB lasers with flat-top intra-cavity power distribution in highly erbium-doped fibers // Sensors. 2023. V. 23. № 3. P. 1398. https://doi.org/10.3390/s23031398
15. Babin S.A., Churkin D.V., Ismagulov A.E., et al. Single frequency single polarization DFB fiber laser // Laser Phys. Lett. 2007. V. 4. № 6. P. 428. https://doi.org/10.1002/lapl.200610128