ИОФ РАН
Лазерные характеристики ультракороткого резонатора Фабри-Перо на основе фоточувствительного Er-Yb многокомпонентного волокна с силикофосфатной сердцевиной
Пресс-релиз публикации: A.A. Rybaltovsky, A.P. Bazakutsa, B.I. Denker, O.N. Egorova, S.E. Sverchkov, V.V. Velmiskin. «Lasing features of the ultra-short Fabry–Perot cavity on the basis of a photosensitive Er/Yb-doped multimaterial fiber with a silicophosphate core» Journal of the Optical Society of America B. – 2023. – Vol. 40, No. 5. – P. 1182-1186. DOI: 10.1364/JOSAB.486728
В работе описан одночастотный волоконный лазер на основе разработанного и изготовленного в ИОФ РАН композитного оптического волокна, активированного ионами эрбия (Er3+) и иттербия (Yb3+). Такие композитные (с сердцевиной на фосфатной основе и с кварцевой оболочкой) волокна сочетают достоинства фосфатных волоконных световодов (высокий уровень легирования редкоземельными ионами, эффективная лазерная генерация в системе Er-Yb) и кварцевых волоконных световодов (механическая прочность, влагостойкость, минимальные потери при сварке со стандартными кварцевыми волокнами). Еще одним достоинством волокна, созданного в рамках данной работы, стала повышенная фоточувствительность, позволившая записывать в нем брэгговские решетки показателя преломления с помощью стандартной методики УФ облучения сердцевины через фазовую маску. Фоточувствительность обеспечивалась новым оригинальным методом – введением в состав стекла сердцевины ионов гадолиния (Gd3+), обладающих интенсивными полосами поглощения в УФ части спектра.
Представленный в работе одночастотный лазер имел короткий резонатор типа Фабри-Перо, изготовленный целиком на отрезке активного композитного волокна. Функцию зеркал-отражателей в этом резонаторе выполняли согласованные по длине волны отражения Брэгговские решётки. Для записи Брэгговских решёток использовалась разработанная в НЦВО ИОФ РАН установка на базе эксимерного ArF лазера, генерирующего импульсное УФ-излучение с длиной волны 193 нм. Ранее для записи Брэгговских решёток в композитных волокнах нами использовалось излучение фемтосекундного лазера, однако при этом в облучённых областях волокна наводились дополнительные оптические потери. Лазеры с такими решётками имели невысокую эффективность. Использование УФ излучения вместо фемтосекундного позволило устранить источник внутрирезонаторных потерь, связанных с записью решёток.
Благодаря высокому содержанию ионов эрбия и иттербия в сердцевине волокна, обеспечивалось усиление на 0,45 дБ/см на длине волны излучения лазера (~ 1550 нм), что позволило сократить эффективную длину резонатора до весьма малой величины – 11 мм и обеспечить устойчивую селекцию в резонаторе единственной продольной моды, т.е. одночастотного режима генерации. Важной деталью спектра излучения изготовленного лазерного резонатора (Рис. 1) стало наличие основного признака одночастотного режима – единственного узкого пика на длине волны 1554,45 нм. Стабильность одночастотной лазерной генерации была подтверждена дополнительно с помощью сканирующего интерферометра. Верхняя оценка ширины