В высокорейтинговом журнале Scientific Reports группы Nature вышла статья сотрудников лаборатории волоконной оптики Института автоматики и электрометрии СО РАН "2nd-order random lasing in a multimode LD-pumped graded-index fiber".

В статье сообщается о принципиально новом подходе к созданию волоконных лазеров, суть работы которых состоит в преобразовании низкокачественного многомодового излучения диодов накачки в лазерный пучок высокого качества (с узким спектром и дифракционной угловой расходимостью). «Для этой цели традиционно используются активные волоконные световоды с двойной оболочкой, одномодовая сердцевина которых легирована ионами редкоземельных элементов - наиболее эффективны иттербиевые световоды, но они работают в относительно узкой спектральной полосе ближнего инфракрасного диапазона, сложны и дороги в изготовлении, а также испытывают фотопотемнение во время длительной эксплуатации», - рассказывает руководитель исследования, директор ИАиЭ СО РАН чл.-корр. РАН Сергей Алексеевич Бабин.

В работе сотрудников ИАиЭ вместо иттербивых световодов используются обычные многомодовые пассивные световоды с градиентным профилем показателя преломления, широко распространенные в телекоммуникациях, а потому дешевые и надежные в эксплуатации. А многомодовое излучение диодов накачки преобразуется в них в высококачественный лазерный пучок за счет каскадного нелинейного преобразования в процессе вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) с последовательным улучшением качества пучка на каждой ступени. На первой ступени осуществляется ВКР-преобразование излучения широкополосной многомодовой накачки с центральной длиной волны 915 нм в стоксову компоненту (~950 нм), а на второй ступени стоксова компонента преобразуется в том же самом отрезке градиентного световода в стоксову компоненту второго порядка (~990 нм). На первой ступени каскада качество пучка улучшается на порядок (параметр M2 меняется с ~30 до ~2.5) за счет совместного действия эффекта «чистки» пучка при ВКР-преобразовании и селективных свойств многомодовых брэгговских решеток, сформированных в градиентном световоде по запатентованной в лаборатории технологии фемтосекундной поточечной записи. Окончательное формирование пучка с качеством, близким к дифракционному: М2~1.6 (рис. 1, а), происходит при преобразовании первой стоксовой компоненты во вторую за счет случайной распределенной обратной связи, возникающей из-за рэлеевского рассеяния в самом градиентном световоде. При этом использование рэлеевского рассеяния позволяет не только улучшить качество пучка и упростить схему резонатора, но и увеличить (по сравнению с обычным резонатором) эффективность преобразования, а также обеспечить перестройку длины волны выходного излучения без существенной потери мощности - в эксперименте продемонстрирован диапазон 978-996 нм. Максимальная дифференциальная эффективность преобразования накачки во вторую стоксову компоненту достигает 70% (на 996 нм), а выходная мощность - около 30 Вт (рис. 1, б).

181205 novye volokon lasery 01 

Качество пучка (а) и выходная мощность (б) каскадной ВКР-генерации 1-го (954 нм) и 2-го (996 нм) порядков в 100-мкм градиентном световоде с диодной накачкой на 915 нм.

Таким образом, в статье продемонстрирован волоконный лазерный источник нового типа на основе каскадного ВКР и рэлеевского рассеяния в диодно-накачиваемом пассивном многомодовом градиентном световоде с возможностью перестройки длины волны генерации в диапазоне 950-1000 нм, в котором эффективная работа традиционных иттербиевых волоконных лазеров затруднительна. «Такой непрерывный волоконный ВКР-лазер может найти применение как яркий источник накачки для различных твердотельных и волоконных лазеров, для эффективной генерации сине-зеленого излучения (0.47-0.5 мкм) в нелинейных кристаллах или волокнах и таким образом заменить газоразрядные аргоновые лазеры в широкой области их использования, а также позволит решать новые задачи визуализации в биомедицинской диагностике и в лазерных дисплеях», - поясняет Сергей Алексеевич Бабин.

Работа поддержана грантом РНФ №14-22-00118.

Пресс-релиз в формате pdf

​2nd-order random lasing in a multimode diode-pumped graded-index fiber / Ekaterina A. Evmenova, Alexey G. Kuznetsov, Ilya N. Nemov, Alexey A. Wolf, Alexandr V. Dostovalov, Sergey I. Kablukov & Sergey A. Babin // Scientific Reports (2018) volume 8, Article number: 17495. - https://doi.org/10.1038/s41598-018-35767-9

Источники

В ИАиЭ СО РАН продемонстрирован волоконный лазер нового типа
Институт автоматики и электрометрии (iae.nsk.su), 05/12/2018
ИАиЭ СО РАН
ФСМНО (sciencemon.ru), 06/12/2018

Похожие новости

  • 29/03/2018

    Флагманские проекты ИАиЭ СО РАН обсудили на научно-технической сессии

    ​13-14 марта 2018 года в ИАиЭ СО РАН состоялась научно-техническая сессия "Флагманские проекты Института автоматики и электрометрии СО РАН в 2018 г. - состояние и перспективы". На сессии присутствовали представители администрации Новосибирска и области, Сибирского отделения РАН, институтов СО РАН, Новосибирского государственного университета, предприятий и организаций, сотрудничающих с ИАиЭ.
    923
  • 19/06/2018

    Ученые ИАиЭ СО РАН помогут телескопу найти темную материю

    ​Специалисты Института автоматики и электрометрии СО РАН в сотрудничестве с немецкой компанией Dioptic разработали голограмму, чтобы настроить четырехлинзовый объектив. Он нужен для работы с ближнеинфракрасным спектрометром и фотометром нового космического телескопа "Евклид", задача которого - исследовать причины расширения Вселенной и найти темную материю.
    387
  • 01/09/2016

    Сергей Турицин: нам вполне по силам быть среди мировых лидеров

    Фотоника как направление специализации появилось в НГУ относительно недавно - с созданием Лаборатории нелинейной фотоники в 2010 г. в рамках мегагранта Правительства РФ. Возглавил лабораторию выпускник Физического факультета НГУ, профессор Сергей Константинович Турицын, директор Института фотоники Университета Астон (Великобритания), который является международно признанным исследовательским центром в сфере фотонных технологий.
    2060
  • 18/09/2018

    Директор ИАиЭ СО РАН Сергей Бабин принял участие в заседании научно-технического совета АУ «Технопарк – Мордовия»

    13-14 сентября в Саранске прошло VI заседание Научно-технического совета (НТС) АУ «Технопарк - Мордовия». Мероприятие было посвящено рассмотрению вопроса «Цифровая повестка в волоконной оптике». Ведущие российские учёные и специалисты в сфере научно-технической и инновационной деятельности обсудили завершение проекта по созданию Инжинирингового центра волоконной оптики, работа которого напрямую связана с задачей по построению цифровой экономики, поставленной Президентом России.
    250
  • 30/05/2017

    ИАиЭ СО РАН: на передних рубежах науки

    Как показал проведённый недавно библиометрический анализ исследований в области лазеров по объему и цитируемости выпущенных научных публикаций и ссылок на международное сотрудничество,  основной вклад российских учёных связан с волоконными лазерами, и лидером здесь является лаборатория волоконной оптики Института автоматики и электрометрии СО РАН, которая в этом году отмечает 10-летний юбилей.
    1070
  • 10/10/2017

    Статья учёных ИАиЭ СО РАН вошла в список самых цитируемых статей журнала «Journal of the Optical Society of America B»

    В 2007 году сотрудники Института автоматики и электрометрии СО РАН С.А. Бабин, Д.В. Чуркин, А.Е. Исмагулов, С.И. Каблуков и Е.В. Подивилов опубликовали статью «Four-wave-mixing-induced turbulent spectral broadening in a long Raman fiber laser», посвящённую турбулентному уширению спектра в волоконном лазере.
    607
  • 13/09/2018

    В Новосибирске прошел 8-й Российский семинар по волоконным лазерам

    В новосибирском Академгородке прошел 8-й Российский семинар по волоконным лазерам, на котором были представлены последние достижения в области волоконных лазеров и их применений. Ученые, работающие в ведущих зарубежных и российских исследовательских, технологических и образовательных центрах, обсудили вопросы, связанные с этим направлением исследований.
    361
  • 06/09/2016

    В Новосибирске проходит VII Российский семинар по волоконным лазерам

    В новосибирском Академгородке 5 сентября начался VII Российский семинар с международным участием по волоконным лазерам. Семинар является научным форумом, имеющим целью представление последних достижений и обмен мнениями между русскоязычными учёными, работающими в области волоконных лазеров в ведущих зарубежных и российских исследовательских, технологических и образовательных центрах.
    1985
  • 21/11/2018

    Внедрение систем автоматизации: пресс-тур в ИАиЭ СО РАН

    ​22 ноября департамент промышленности, инноваций и предпринимательства мэрии Новосибирска совместно с пресс-центром ТАСС и Институтом автоматики и электрометрии СО РАН организует пресс-тур, посвященный внедрению систем автоматизации в городском хозяйстве и на крупных промышленных предприятиях.
    147
  • 08/08/2016

    Анатолий Шалагин: аддитивные технологии открывают перед человечеством принципиально новые возможности

    ​Директор Института автоматики и электрометрии СО РАН академик Анатолий Михайлович Шалагин из тех, кто не любит много говорить, а сразу предлагает пройтись по лабораториям. "Лучше один раз увидеть", - считает он .
    2638