Супер

Apr 27, 2023

Научные отчеты, том 6, Номер статьи: 23759 (2016) Цитировать эту статью

2833 Доступа

21 цитат

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Сверхплоские суперконтинуумы ​​генерируются с помощью волоконного усилителя с двойной оболочкой, легированного Tm. Исследуются и сравниваются две различные конфигурации лазеров. В конфигурации с прямым выходом длинноволновый край спектров суперконтинуума простирается за пределы 2,65 мкм с шириной полосы пропускания 10 дБ 740 нм. В конфигурации пассивного пигтейла генерируемый суперконтинуум имеет превосходную плоскостность с разницей интенсивностей менее 1 дБ в широком центральном спектральном диапазоне от 1,98 мкм до 2,41 мкм.

Суперконтинуум изучается на протяжении десятилетий, поскольку его широкополосные спектральные характеристики обещают огромный потенциал во многих важных областях исследований и практических приложений1,2,3. К настоящему времени было разработано множество различных источников суперконтинуума с различными источниками накачки, таких как волоконные лазеры, легированные Yb4,5 и волоконные лазеры, легированные Er6,7,8,9, в различных волокнах, включая обычные одномодовые волокна3,9, GeO2. волокна10,11,12, волокна с высокой нелинейностью13,14, фотонно-кристаллические волокна5,15,16 и волокна ZBLAN17,18,19,20,21.

Кроме того, было обнаружено, что активные волокна, особенно волокна, легированные Tm, являются эффективной средой для генерации суперконтинуума8,9,10,22,23,24. И, наряду с быстрым развитием волоконных лазеров, легированных Tm, лазерные источники с длиной волны 2 мкм продемонстрировали свои непревзойденные преимущества в качестве идеального накачки при генерации суперконтинуума среднего инфракрасного диапазона17,18,19,20,21. Поскольку волокно, легированное Tm, может использоваться не только в качестве усиливающей среды для лазерного источника с диаметром волны 2 мкм, но также и в качестве нелинейной среды для генерации суперконтинуума, система суперконтинуума на основе волокна, легированного Tm, была бы предпочтительнее. В системах суперконтинуума на основе волокон, легированных Tm, процесс генерации суперконтинуума демонстрирует более сложные физические механизмы в пассивных волокнах, поскольку переходы 3F4-3H6 и 3H4-3H5 в ионах Tm также играют важную роль в спектральном уширении8,22,23,24 25.

Еще в 2007 г. С. Кивисто и его коллеги сообщили о генерации суперконтинуума в волоконных усилителях, солегированных Tm/Ho, в диапазоне от 1,95 до 2,25 мкм26. В 2013 году Дж. Лю продемонстрировал мощный источник суперконтинуума из трехкаскадного волоконного усилителя, легированного Tm, спектральный диапазон которого расширен до 2,4 мкм27. Позже, в 2014 г., В.В. Двойрин расширил длинноволновую сторону до 2,5 мкм, используя только однокаскадный усилитель28. Однако в этих отчетах плоскостность генерируемых суперконтинуумов неудовлетворительна при разнице интенсивности около 10 дБ.

В наших предыдущих работах были созданы импульсные лазерные источники с длиной волны 2 мкм29,30,31. В этом отчете, используя самостоятельно разработанный лазерный источник с длиной волны 2 мкм в качестве затравки, а также ЛД с длиной волны 793 нм в качестве накачки, разработан волоконный усилитель, легированный Tm, для генерации суперконтинуума. Также исследуются две различные конфигурации генерации суперконтинуума, а именно конфигурация с прямым выходом и конфигурация с пассивным пигтейлом. В конфигурации с прямым выходом выходная мощность лазера измеряется непосредственно на выходном конце волокна с двойной оболочкой, легированного Tm. В отличие от этого, в конфигурации с косичками участок пассивного волокна сращивается на выходном конце волокна с двойной оболочкой, легированного Tm. Выходная мощность лазера записывается на выходном конце пассивного волокна со сколом под углом. Суперконтинуум наблюдается в обеих схемах, но с разными характеристиками. В конфигурации с прямым выходом полоса генерируемого суперконтинуума по уровню 3 дБ достигает около 600 нм, тогда как в конфигурации с пигтейлом достигается сверхплоский суперконтинуум с разницей интенсивностей всего 0,87 дБ в широком центральном спектральном диапазоне от 1,98. мкм до 2,41 мкм.

В лазерной системе используется импульсный лазер с длиной волны 2 мкм, имеющий максимальную выходную мощность 1,1 Вт с частотой повторения, настраиваемой от 20 кГц до 100 кГц. При частоте повторения 20 кГц затравка работает в режиме синхронизации мод с переключением усиления29,30,31, где огибающая с переключением усиления длительностью 100 нс содержит десятки субимпульсов длительностью около 8 нс. При более высоких частотах следования затравка работает в режиме переключения усиления с длительностью импульса около 50 нс. Усилительное волокно представляет собой отрезок волокна длиной 7 м, легированного Tm с двойной оболочкой (Nufern, 10P/130) и коэффициентом поглощения около 3 дБ/м при длине волны 793 нм. Сердцевина шестиугольного волокна имеет числовую число 0,15 и диаметр сердцевины 10 мкм. Диаметр оболочки волокна составляет 130 мкм.