Генерация суперконтинуума двухмикронного диапазона в оптических волокнах на основе кварцевого стекла тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

Камынин, Владимир Александрович АВТОР
кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ
2014 ГОД ЗАЩИТЫ
   
01.04.21 КОД ВАК РФ
Автореферат по физике на тему «Генерация суперконтинуума двухмикронного диапазона в оптических волокнах на основе кварцевого стекла»
 
Автореферат диссертации на тему "Генерация суперконтинуума двухмикронного диапазона в оптических волокнах на основе кварцевого стекла"

На правах рукописи

КАМЫНИН ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ

ГЕНЕРАЦИЯ СУПЕРКОНТИНУУМА ДВУХМИКРОННОГО ДИАПАЗОНА В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ НА ОСНОВЕ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА

01.04.21 - Лазерная физика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 2014

005568850

005568850

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институт общей физики им. A.M. Прохорова РАН

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, вед. научн. сотр. Курков Андрей Семенович

Официальные оппоненты:

Наний Олег Евгеньевич,

профессор, доктор физико-математических наук, профессор физического факультета

(Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова) Золотовский Игорь Олегович,

кандидат физико-математических наук, вед. научн. сотр. (Ульяновский государственный университет)

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения РАН

Защита состоится 6 апреля 2015 г. в 15:00 на заседании диссертационного совета Д 002.063.03 при Институте общей физики им. A.M. Прохорова РАН по адресу 119991, Москва, ул. Вавилова, д. 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИОФ РАН.

Автореферат разослан " " марта 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

.'jrfd-^^—.....~

/Воляк Т.Б./

Общая характеристика работы

Актуальность темы.

За последние 20 лет на основе оптических волокон было создано множество лазеров с пиковой мощностью импульсов, превышающей десятки киловатт [1,2]. Появление специальных оптических волокон позволило получить протяженные среды с достаточно высоким коэффициентом нелинейности и низкими значениями потерь, что способствовало генерации спектров широкополосного излучения от синей части видимой области до среднего ИК-диапазона [3, 4, 5, 6].

Суперконтинуум, по сути, стал новым классом оптического излучения, объединившим в себе свойства как лазерных, так и широкополосных источников. Особенности характеристик позволили внедрить его в различные научные и практические области.

Таким образом, разработка и создание сравнительно простых в использовании и мобильных источников суперконтинуума (СК) в области длин волн более 2 мкм является одной из актуальных задач современной волоконной оптики и лазерной физики.

Генераторы СК для спектроскопических исследований имеют ряд преимуществ перед традиционными источниками. К таким преимуществам можно отнести высокую спектральную яркость и варьируемую форму спектра.

Перспективным применением источников СК является мультиспектральное построение образа объекта. Особый интерес представляют генераторы суперконтинуума, работающие в области спектра более 2 мкм.

Ввиду того что биологическая ткань имеет сильную полосу поглощения около 2 мкм, актуальным является медицинское применение источников суперконтинуума. В данной сфере они могут быть использованы как для

Г-7

когерентной томографии, так и непосредственно для воздействия на ткани пациента.

Таким образом, источники, излучающие с заданными характеристиками в широком спектральном диапазоне, могут найти применение во многих областях. Это может быть как применение в научных целях — спектроскопия, так и в прикладных — метрология, оптическая томография, многодиапазонное изучение объекта, специальная подсветка объекта.

Цель и задачи работы

Основной задачей данной работы былоисследование генерации суперконтинуума в области спектра более 2 мкм с использованием волокон на кварцевой основе. Одним из вопросов было получение излучения с максимально возможной длиной волны для волокон на кварцевой основе, разрабатываемых по стандартной технологии.

Другим важным аспектом являлось увеличение спектральной плотности мощности. С этой целью использовались волоконные усилители, чей рабочий диапазон максимально близок или превышает 2 мкм.

Кроме того, целью было получение эффективного генератора суперконтинуума. Это, естественно, связано с поиском наиболее подходящей среды для спектрального преобразования и с оптимизацией параметров источника инициирующих импульсов.

В литературе, посвященной генерации СК, имеет место разделение по длительностидля инициирующих импульсов. В большей части работ проводят разделение на два режима: фемтосекундный и квазинепрерывный, включающий пикосекундные и наносекундные импульсы и непрерывное излучение. Таким образом, естественным является сравнение различных режимов в сходных условиях.

Для достижения указанных целей решались следующие задачи:

1. Получение генерации суперконтинуума в области спектра более 2 мкм с использованием волокон на кварцевой основе, разрабатываемых по стандартной технологии,с максимально возможной длиной волны излучения.

2. Увеличение спектральной плотности мощности генерации суперконтинуума с помощью волоконных усилителей, чей рабочий диапазон максимально близок или превышает 2 мкм.

3. Исследование возможности повышения эффективности генерации суперконтинуума в многокаскадных системах, включающих пассивные нелинейные среды и усилители.

4. Сравнение фемтосекундного и наносекундного режимов генерации суперконтинуума в сходных условиях.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. В работе впервые получена генерация суперконтинуума в гольмиевом волоконном усилителе.

2. Определена спектральная граница генерации суперконтинуума в стандартных оптических волокнах при накачке наносекундными импульсами.

3. В волокнах с сердцевиной, легированной оксидом германия с концентрацией 64%, был получен спектр генерации с максимальной длиной волны генерации 2.75 мкм, что на момент публикации результатов являлось максимальным значением для спектров суперконтинуума в волокнах на кварцевой основе.

4. Впервые реализованы многокаскадные генераторы суперконтинуума с использованием волоконных усилителей.

Практическая ценность

Разработанные источники суперконтинуума в спектральном диапазоне от 1.6 до 2.75 мкм могут быть применены в спектроскопии, для анализа атмосферы и в медицине.

Основные положения, выносимые на защиту.

• В стандартных телекоммуникационных волокнах длинноволновая граница суперконтинуума достигает 2.4 мкм, причем эффективность преобразования излучения в область спектра более 2 мкм достигает 30%.

• В волокнах на кварцевой основе с большой концентрацией оксида германия длинноволновая граница генерации суперконтинуума при накачке наносекундными импульсами составляет 2.7 мкм. Эффективность данного преобразования в спектральную область 2-2.7 мкм достигает 58%.

• Использование гольмиевых волоконных усилителей позволяет получить спектрально-ограниченное широкополосное излучение с высокой спектральной плотностью мощности в диапазоне от 2 до 2.5 мкм.

• Реализация генератора суперконтинуума с применением тулиевых волокон и усилителей на их основе позволяет получить генерацию до 2.7 мкм.

• Концентрация легирующей примеси стекла влияет на эффективность генерации суперконтинуума в гольмиевых и тулиевых источниках.

Личный вклад диссертанта

Изложенные в диссертации результаты получены В.А. Камыниным лично или совместно с соавторами при непосредственном его участии.

Апробация работы

Основные результаты данной работы были представлены на 9 российских и международных конференциях:

20th International Laser Physics Workshop (LPHYS'l 1) (г. Сараево, Босния и Герцеговина, 2011 г.), 20th International Conference on Advanced Laser

Technologies ALT'12 (г. Тун, Швейцария, 2012 г.), CLEO Europe 2013(г. Мюнхен, Германия, 2013 г.), ICONO/LAT, 2013 (г. Москва, Россия, 2013 г.), 10-я Всероссийская научная конференция-школа "Материалы нано-, микро- оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение" (ВНКШ-2011) (г. Саранск, 2011 г.), 11-я Всероссийская (с международным участием) научная конференция-школа "Материалы нано-, микро- оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение" (ВНКШ-2012) (г. Саранск, 2012 г.), Всероссийская конференция по волоконной оптике (г. Пермь, 2011 г.), 5 и 6-й Российский семинар по волоконным лазерам, (г. Новосибирск, 2012, 2014 гг).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 6 статей в рецензируемых журналах, входящих в Перечень ведущих журналов и изданий, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Объем диссертации составляет 112 страниц, включая 65 рисунков и список литературы из 93 наименований.

Содержание работы

Во введении изложена общая картина исследований в области волоконных лазеров и генерации суперконтинуума, на основании которой сформулирована научная новизна диссертационной работы. Определены цели и задачи, обоснована актуальность темы, приведены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава содержит обзор литературных данных по генерации суперконтинуума, начиная от первых опытов в объемных средах и заканчивая последними разработками, связанными с высоконелинейными волокнами — фотонно-кристаллическими, халькогенидными и флюоридными.

В первом разделе кратко описана история генерации суперконтинуума. Представлен ряд основополагающих экспериментов, в частности эксперимента Р. Альфано и С. Шапиро, в ходе которого был получен первый спектр сверхуширенного излучения в диапазоне от 400 до 700 нм [7]. Далее описаны результаты, полученные с применением оптических волокон и импульсных лазерных источников с различной длительностью.Дано краткое описание физических процессов, приводящих к уширению спектра излучения. В конце раздела приведены последние результаты с применением гвьлы -волокон и фотонно-кристаллических волокон, в которых получено излучение суперконтинуума в диапазоне от 1 до 4 мкм.

Во втором разделе представлено описание ряда эффектов, приводящих к генерации суперконтинуума. Обсуждаются теоретические оценки, которые могут быть полезны в эксперименте, в частности выражение (1) [ 8 ], характеризующее как среду, так и инициирующий импульс:

уРЬ > 30, (1)

где у— нелинейный коэффициент среды, Ь—длина среды, Р—пиковая мощность инициирующего импульса. Другие теоретические оценки и

расчеты спектра суперконтинуума сопряжены с решением нелинейного уравнения Шредингера.

В качестве основных нелинейных эффектов выделено два процесса — модуляционная неустойчивость и вынужденное комбинационное рассеяние. Описано влияние данных процессов на экспериментальные результаты в зависимости от длительности инициирующих импульсов.

В третьем разделе сформулированы и перечислены основные задачи, которые были поставлены при выполнении диссертационной работы.

Вторая глава содержит экспериментальные результаты по генерации суперконтинуума в пассивных оптических волокнах. В ходе работы были использованы стандартные телекоммуникационные волокна, волокна с высоким содержанием оксида фосфора, а также волокна с высоким содержанием оксида германия в сердцевине. Кроме того, представлены результаты численного моделирования для случая стандартных телекоммуникационных волокон.

В первом разделе приведена общая схема генерации СК и краткое описание экспериментальных методов регистрации спектров выходного излучения. Также приведена схема и описание задающего генератора — волоконного лазера, работающего в режиме модуляции добротности [9]. Схема лазера приведена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема эрбиевого волоконного лазера, работающего в режиме модуляции добротности, с тулиевым насыщающимся поглотителем.

ВБР Ф 1590 нм I Тт-волокно

100% Ж

ш

—V

ВБР 1590 нмг -

Длина волны излучения лазера была 1590 нм, максимальная выходная средняя мощность составляла около 1 Вт при частоте следования импульсов 4.4 кГц. Длительность импульса не превышала 35 не, энергия импульса 0.21 мДж, пиковая мощность 6 кВт.

Во втором разделе описаны опыты по генерации суперконтинуума в стандартных телекоммуникационных оптических волокнах. Все образцы приваривались к выходной решетке задающего генератора, описанного в первом разделе. В ходе работы была произведена оценка эффективности преобразования излучения в область спектра более 2 мкм. На рис. 2 приведен спектр для 12-метрового отрезка волокна 8М332.

Н

0,1

о я

о 1Е-3

1Е-4

1600 1800 2000 2200 Длина волны, нм

2400

Рис. 2. Спектр суперконтинуума для стандартного одномодового волокна (8М 332) длиной 12 м.

Спектр, полученный в результате численного моделирования, качественно повторяет форму спектров для пассивных сред, которые были приведены в предыдущем разделе. Он также характеризуется сильной асимметричностью, вызванной уширением спектра в длинноволновую область спектра, что характерно для наносекундной накачки. Также присутствует характерный обрывепектра в районе 2.5 мкм, что близко к значению 2.4 мкм для суперконтинуума в стандартном волокне (рис. 2). Различие может быть вызвано не достаточно точной оценкой потерь в этой

области спектра, в частности не учитывались потери на ОНГ-группе. Таким образом, продемонстрировано качественное соответствие моделирования и экспериментальных результатов.

В третьем разделе представлена генерация суперконтинуума в волокнах с фосфатной сердцевиной. Схема генератора СК отличалась отпредыдущей лишь заменой стандартных волокон на волоконный световод с сердцевиной, изготовленной из фосфорно-силикатного стекла. Молярная концентрация примеси Р2О5 составляла 13%, при этом потери на длине волны накачки были сопоставимы со значениями в стандартных образцах.Форма выходного излучения имеет сходства с предыдущими случаями. Однако присутствует несколько важных особенностей. Первая заключается в небольшом провале между пиком, который соответствует накачке, и первой стоксовой компонентной, которая сдвинута на 1330 см"1. Наличие данного провала говорит об отсутствии промежуточных компонент, характерных для стандартных оптических волокон. Второй особенностью является обрыв спектра на 2350 нм. Он является результатом резкого возрастания потерь в длинноволновой области, так как колебательные переходы сдвигаются в область меньших длин волн.

В четвертом разделе были использованы высоконелинейные германосиликатные волокна. Данные световоды, с сердцевиной легированной оксидом германия, имеют ряд особенностей по сравнению со стандартными оптическими волокнами. В первую очередь, это меньшие потери в длинноволновой области. Второй важной особенностью являются большие коэффициенты рамановского усиления и нелинейности. Более высокие значения этихпараметров приводят к более эффективному преобразованию мощности задающего лазера в длинноволновую область спектра. Для использованных германатных волокон значение дисперсии на длине волны накачки было близко к нулю, что говорило о возможном уширении в коротковолновую область. В ходе экспериментов

использовались образцы многомодового волокна длиной от 7 до 11 м с концентрацией германия 64%, так как в области спектра более 2 мкм потери превышают 15 дБ/км.[10]. В тоже время малая длина волокна приводила к недостаточной длине взаимодействия и отсутствию длинноволновой генерации. Для образца длиной 7 м длинноволновая граница была в области 2700 нм (рис. 3). Средняя мощность на выходе из волокна составляла 0.5 Вт, при этом доля мощности в спектральной области 2000-2700 нм составила 58% от всего излучения.

■д 0,01-=

я

а

1000 1500 2000 2500

Длина волны, нм

Рис. 3. Спектр суперконтинуума в волокне, легированном оксидом германия (64% ), длиной 7 м.

В третьей главе описаны результаты по генерации суперконтинуума в усиливающих средах, в частности в тулиевых и гольмиевых волоконных усилителях.

1590 нм 35 не

1125 нм СУУ

о=н

Мультиплексор 1120/2100

7

Выход

Но-волокно

Рис. 4. Схема генерации суперконтинуума в гольмиевом волоконном усилителе. 12

В первом разделе представлены эксперименты по нелинейно-оптическому преобразованию в гольмиевых волоконных усилителях. В ходе экспериментов использовались волокна с различной концентрацией ионов гольмия. С помощью непрерывной накачки на длине волны 1125 нм от иттербиевого волоконного лазера, мультиплексора на 1120/2100 нм и активного гольмиевого световода был собран усилитель (рис. 4).

Спектр излучения на выходе из гольмиевого усилителя при различных уровнях накачки для гольмиевого волокна с концентрацией ионов 5.4"] О19 см"3 представлен на рис. 5. При отсутствии дополнительной накачки выходное излучение занимало диапазон от 1500 до 1800 нм по уровню -30 дБ. После преодоления порогового значения накачки усилителя (-0.76 Вт) на спектре выходного излучения, в области около 2 мкм, сначала появляется усиленный участок суперконтинуума, а затем, при мощности 5.6 Вт,

Длина волны, нм

Рис. 5. Спектр выходного излучения для волокна, легированного ионами гольмия, при трех уровнях накачки на длине волны 1125 нм: 1) без накачки; 2) 0.76 Вт; 3) 5.6 Вт.

ВКР-каскад, ограниченный на больших длинах волн поглощением в оптическом волокне. При этом относительная доля непоглощенной накачки суперконтинуума (1590 нм) уменьшается.

В результате получен импульсный широкополосный источник на 20002500 нм со средней мощностью 0.4 Вт при длительности импульсов 20 не и частоте 4 кГц, что соответствует пиковой мощности в 5 кВт и плотности мощности 10 Вт/нм, т.е.в 5 раз превышает результаты, полученные в пассивных средах.

Во втором разделе продемонстрирована установка для оценки коэффициента усиления слабого наносекундного сигнала в гольмиевом волоконном усилителе[11].В ходе эксперимента было достигнуто усиление в 28.5 дБ слабого сигнала со средней мощностью 0.25 мВт; средняя мощность на выходе усилителя составила 175 мВт. Данные результаты подтвердили возможность использования подобных конфигураций волоконных усилителей на основе гольмиевых активных волокон для генерации и усиления спектров суперконтинуума.

В третьем разделе показана возможность использования тулиевых оптических волокон для генерации суперконтинуума. В ходе экспериментов использовались три образца волокон с сердцевиной на основе алюмосиликатного стекла, легированной ионами тулия. Полученные спектры существенно отличались от спектров суперконтинуума, полученных в обычных или высоконелинейных волокнах, за счет того, что накачка на 1590 нм не только вызывает генерацию суперконтинуума, но и является накачкой тулиевого усилителя. Помимо ожидаемого усиления в области 1800-2000 нм в волокне с высокой концентрацией ионов тулия (2-1020см~3) обнаружено усиление в области 2100—2450 нм, которое свидетельствует о возможности оптического перехода зЯ^з я5 в волокне. Заселение уровня 3Н* может объясняться кооперативными эффектами.

В четвертом разделе представлены эксперименты по внутрирезонаторной генерации суперконтинуума. Основой для экспериментальной схемы стал иттербиевый волоконный лазер с тулиевым самонасыщающимся поглотителем. В результате на выходе было получено

излучение в диапазоне от 1100 до 1600 нм. Спектр состоит из шести каскадов вынужденного комбинационного рассеяния. Характерной особенностью является переход от области нормальной в область аномальной дисперсии, которая приводит к размытости отчетливых пиков комбинационного рассеянияс увеличением длины волны.

В четвертой главе диссертационной работы представлены эксперименты по генерации суперконтинуума в многокаскадных схемах. Произведено сравнение спектров выходного излучения для различных длительностей инициирующих импульсов в сходных условиях.

а)

1590 нм 35 не

Германатный световод

Но-волокно

б)

з

о

X

а

о

И

0,01

2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 Длина волны, нм

Рис.6, а) Генератор суперконтинуума с участком предуширения на основе волокна, легированного оксидом германия (концентрация оксида германия в сердцевине 64%) и гольмиевого волоконного усилителя в качестве усиливающего каскада; б) спектр суперконтинуумана выходе из данного источника.

В первом разделе исследован комбинированный генератор суперконтинуума на основе гольмиевого усилителя для наносекундных инициирующих импульсов. Было рассмотрено два случая: первый каскад включает стандартное телекоммуникационное волокно LEAF; первый каскад включает высоконелинейное волокно, легированное оксидом германия. Схема и спектр выходного излучения для последнего случая приведены на рис.6 (а, б).

В результате применения дополнительного каскада для предуширения инициирующего излучения был получен выходной спектр с длинноволновой границей, близкой к полученной в высоконелинейной среде, и высокой плотностью мощности. Длинноволновая граница для схемы германатное волокно-гольмиевый усилитель достигла 2700 нм. Кроме того, была обнаружена зависимость формы спектра выходного излучения от уровня накачки и состава схемы генератора. Следовательно, возможно создание суперконтинуума с заданной формой спектра. Излучение занимает диапазон от 2000 до 2700 нм. Выходная мощность на длине волны более 2 мкм составила 500 мВт, что соответствует плотности мощности 12 Вт/нм.

Во втором разделе аналогичный подход был применен к тулиевым волокнам. При работе с данными волокнами не было необходимости использовать мультиплексор, так как инициирующие импульсы выполняли двойную роль.Для уменьшения доли непреобразованного излучения накачки было решено использовать отрезок стандартного одномодового волокна длиной 7 м. Концентрация тулия в сердцевине волокон составляла 2 1020 см 3. В данном случае в тулиевое волокно вводилось уширенное излучение. А непреобразованная накачка на длине волны 1595 нм возбуждала ионы тулия. В результате спектр суперконтинуума претерпевал значительные изменения по сравнению с теми, что были получены на выходе непосредственно из тулиевых волокон. Доля накачки уменьшилась в 10 раз, что вызвано перекачкой значительной части излучения в длинноволновую область.

Следовательно, увеличилась усиливаемая ионами тулия часть сигнала. Как результат, спектр принял колоколообразную форму с меньшей долей изрезанности. Его основная часть была расположена в диапазоне от 1900 до 2400 нм.

В третьем разделе рассмотрена многокаскаданая генерация суперконтинуума с использованием фемтосекундной накачки. При этом общая структура источника суперконтинуума была подобна схеме на рис. 6а. Основное отличие заключалось в параметрах задающего генератора. Для увеличения пиковой мощности выходное излучение фемтосекундного лазера запускалось в эрбиевый волоконный усилитель. Далее излучение распространялось в германатном световоде, где происходило нелинейное преобразование. Гольмиевый волоконный усилитель использовался для трансформации полученных спектров суперконтинуума и увеличения

1 -1

1400 1

н 0,1

0

л

В

2 1400

3 1

1

0,1

1400

т

1600

Л-

1600

V-

1800

1800

2000

1600 1800 2000 Длина волны, нм

а)

2200 б)

2000 2200 «

2200

Рис. 7. Спектр суперконтинуума многокоскадного источника с высоконелинейным первым каскадом на основе волокна с высокой (64 %) концентрацией оксида германия при различных уровнях накачки на 1125 нм: а) без накачки; б) 2 Вт; в) 5.5 Вт.

плотности мощности в области 2000-2200 нм. В результате был реализован многокаскадный фемтосекундный источник суперконтинуума на основе гольмиевого волоконного усилителя. Форма выходного спектра контролировалась накачкой гольмиевого волоконного усилителя. Максимальная средняя мощность в районе 2000 нм составляла около 400 мВт.

Таким образом, удалось сравнить фемтосекундный и наносекундный режимы генерации суперконтинуума в сходных условиях. В случае фемтосекундных импульсов уширение спектра не такое значительное (рис. 7). Данные отличия могут быть вызваны различными режимами ВКР-процесса

В заключении представлены основные результаты и выводы по работе.

Основные результаты и выводы диссертационной работы:

1. Показано, что длинноволновая граница генерации суперконтинуума при накачке наносекундными импульсами для стандартных телекоммуникационных волокон составляет 2400 нм. Впервые продемонстрировано, что в волокне с высокой концентрацией оксида германия (более 50 %) в сердцевине длинноволновая граница спектра суперконтинуума достигает 2750 нм.

2. Впервые получена эффективная генерация суперконтинуума в гольмиевых волоконных усилителях в диапазоне 2000-2500 нм со спектральной плотностью мощности более 10 Вт/нм.

3. Исследована генерация суперконтинуума в тулиевых волоконных усилителях с различными способами накачки (на длинах волн 1200 нм и 1595 нм). Получены спектры суперконтинуума в диапазоне 1700-2800 нм со спектральной плотностью 3 Вт/нм. В волокнах с высокой концентрацией ионов тулия обнаружено усиление в области 2100-2450 нм, которое свидетельствует о возможности оптического перехода 3Я4—>3Я5. Заселение уровня з Я» может объясняться кооперативными эффектами.

4. Впервые предложены и реализованы многокаскадные нелинейно-оптические преобразователи спектра. Длинноволновая граница для схемы германатное волокно-гольмиевый усилитель достигла 2700 нм, а плотность мощности 8 Вт/нм. Была обнаружена зависимость формы спектра выходного излучения от уровня накачки и состава схемы генератора. Показана возможность создания суперконтинуума с заданной формой спектра.

5. Впервые проведено экспериментальное сравнение двух режимов генерации суперконтинуума для многокаскадных систем — наносекундного и фемтосекундного. Обнаружено, что при сходных схемах генераторов и близких уровнях пиковой мощности инициирующих

импульсов в спектрах наблюдается существенное отличие. Несоответствие спектральных форм вызвано различными режимами процессов ВКР и возможным увеличением пиковой мощности в режиме наносекундной накачки за счет модуляционной неустойчивости.

Список публикации по теме диссертации

1. A.S. Kurkov, V.A. Kamynin, Е.М. Sholokhov, and A.V. Marakulin. Mid-IR supercontinuum generation in Ho-doped fiber amplifier. Laser Physics Letters 8,754-757,2011.

2. B.A. Камынин, A.C. Курков, В.Б. Цветков, Генерация суперконтинуума в диапазоне 1.6-2.4 мкм с использованием стандартных оптических волокон. Квантовая электроника, 41 (11), 986-988, 2011.

3. V.A. Kamynin, A.S. Kurkov, and V.M. Mashinsky Supercontinuum generation up to 2.7 цт in the germanate-glass-core and silica-glass-cladding fiber. Laser Physics Letters, 9, 219, 2012.

4. A.C. Курков, B.A. Камынин, В.Б. Цветков, Я.Э. Садовникова, А.В. Маракулин, Л.А. Минашина, Генерация суперконтинуума в оптических волокнах, легированных ионами тулия. Квантовая электроника, 42 (9), 778-780, 2012.

5. В.А. Камынин, С.О. Антипов, А.В. Бараников, А.С. Курков, Волоконный гольмиевый усилитель на длине волны 2.1 мкм. Квантовая электроника 44(2), 161-162,2014.

6. Kamynin V.A., Volkov I.A., Nishchev K.N., Paramonov V.M., Kurkov A.S. Transformation of the supercontinuum spectra by the Ho-doped fiber amplifier, Laser Physics Letters, 11(5), 1612-2011, 2014.

Цитируемаялитература

lJeong Y.E., Sahu J., Payne, D., Nilsson J. Ytterbium-doped large-core fiber laser with 1.36 kW continuous-wave output power // Optics Express. - 2004. - Vol. 12. -N. 25.-P. 6088-6092.

2 IPG Photonics www.ipgphotonics.com.

3 Желтиков A.M. Да будет белый свет: генерация суперконтинуума сверхкороткими лазерными импульсами // Успехи физических наук. - 2006. -Т. 176. - №. 6. - С. 623-649.

4 Желтиков A.M. Микроструктурированные световоды для нового поколения волоконно-оптических источников и преобразователей световых импульсов // Успехи физических наук. - 2007. - Т. 177. - №. 7. - С. 737-762.

5 Swiderski J., Michalska М. Over three-octave spanning supercontinuum generated in a fluoride fiber pumped by Er&Er: Yb-doped and Tm-doped fiber amplifiers // Optics & Laser Technology. - 2013. - Vol. 52. - P. 75-80.

6 Xia C., Kumar M., Kulkarni O.P., Islam M.N., TerryJr F.L., Freeman M.J., Maze G. Mid-infrared supercontinuum generation to 4.5 |im in ZBLAN fluoride fibers by nanosecond diode pumping // Optics letters. - 2006. - Vol. 31. - N. 17. - P. 2553-2555.

7 Alfano R. R., Shapiro S. L. Emission in the region 4000 to 7000 A via four-photon coupling in glass // Physical Review Letters. - 1970. - T. 24. - №. 11. - C. 584.

8 Agrawal G.P. Nonlinear Fiber Optics. - Academic Press, 2007.

9 Kurkov A.S., Sadovnikova Y.E., Marakulin A.V., Sholokhov E.M. All fiber Er-Tm Q-switched laser // Laser Physics Letters. - 2010. - Vol. 7. - N. 11. -P. 795-797.

10 E.M. Дианов, И.А. Буфетов, B.M. Машинский, А.В. Шубин, О.И. Медведков, А.Е. Ракитин, М.А. Мелькумов, В.Ф. Хопин, А.Н. Гурьянов, Волоконные ВКР-лазеры на световоде с высоким содержанием оксида германия в сердцевине // Квантовая электроника, - 2005. Т. 35. - № 5. -С. 435-441.

11 Камынин В.А., Антипов С.О., Бараников А.В., Курков А.С. Волоконный гольмиевый усилитель на длине волны 2.1 мкм // Квантовая электроника. -2014. - Т. 44. - № 2. - С. 161-162.

Подписано в печать 20.02.2015 г. Формат 60x84/16. Заказ № 9. Тираж 100 экз. П.л 1.5. Отпечатано в РИИС ФИАН с оригинал-макета заказчика 119991 Москва, Ленинский проспект, 53. Тел. 499 783 3640