Влияние профилей легирования атомами Ge и ионами Bi на формирование висмутовых активных центров в германосиликатных волоконных световодах
Влияние профилей легирования атомами Ge и ионами Bi на формирование висмутовых активных центров в германосиликатных волоконных световодах
Пресс-релиз публикации: Alyshev S.V., Vakhrushev A.S., Khegai A.M., Firstova E.G., Riumkin K.E., Melkumov M.A., Iskhakova L.D., Umnikov A.A., Firstov S.V., «Impact of doping profiles on the formation of laser-active centers in bismuth-doped GeO2–SiO2 glass fibers» Photonics Research. – 2024. – Vol. 12, No 2. P. 260-270. DOI: 10.1364/PRJ.498782
Разработка оптических усилителей, работающих в O-, E-, S- и U-телекоммуникационных диапазонах, является чрезвычайно важной задачей для развития современных систем связи. Волокна, легированные висмутом, вызывают все больший интерес в качестве усиливающей среды, которую можно использовать для обеспечения широкополосного усиления в упомянутых телекоммуникационных диапазонах. Это связано со способностью ионов висмута образовывать так называемые висмутовые активные центры (ВАЦ), обладающие уникальными оптическими свойствами, которые определяются, в том числе, модификаторами сетки стекла. В данной работе изучено влияние профилей легирования атомами Ge, как модификатора стекла, и ионами Bi на формирование ВАЦ в серии образцов световодов, изготовленных методом модифицированного химического осаждения из газовой фазы (MCVD). В результате проведенных исследований была определена эффективность преобразования атомов Bi в ВАЦ в различных пространственных областях сердцевины световодов (Рис. 1). Оказалось, что для областей с высокой концентрацией Bi эффективность преобразования не превосходит 10%, тогда как максимально достижимая составляла 30%. Изучена связь эффективности преобразования с распределением ионов Bi и/или атомов Ge. Проведенные исследования позволили оптимизировать профиль распределения легирующих добавок в световоде таким образом, что в результате стало возможным на основе таких материалов создать волоконные ИК лазеры с рекордными характеристиками. Полученные результаты могут быть полезны для оптимизации технологии изготовления висмутовых световодов, а также откроют новые возможности для применения активной среды с висмутом в различных областях науки и техники.
Данное исследование было выполнено сотрудниками Научного центра волоконной оптики им. Е.М. Дианова Российской академии наук (НЦВО РАН) ИОФ РАН – С.В. Алышевым, А.С. Вахрушевым, А.М. Хегаем, Е.Г. Фирстовой, К.Е. Рюмкиным, М.А. Мелькумовым, Л.Д. Исхаковой, С.В. Фирстовым (измерение и анализ оптических свойств висмутовых световодов, проведение численных расчетов, сборка и тестирование работы висмутовых лазеров) в тесном сотрудничестве с Институтом химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук (ИХВВ РАН) – А.А. Умниковым (создание преформ и вытяжка висмутовых световодов).
Пресс-релиз подготовил: научный сотрудник НЦВО РАН (ИОФ РАН), кандидат физико-математических наук А.М. Хегай.
Рис. 1. Коэффициент преобразования общего количества Bi в активные центры в зависимости от радиальной координаты в различных образцах висмутовых световодов. (Источник: Alyshev S.V., Vakhrushev A.S., Khegai A.M., Firstova E.G., Riumkin K.E., Melkumov M.A., Iskhakova L.D., Umnikov A.A., Firstov S.V., «Impact of doping profiles on the formation of laser-active centers in bismuth-doped GeO2–SiO2 glass fibers» Photonics Research. – 2024. – Vol. 12, No 2. P. 260-270. DOI: 10.1364/PRJ.498782)