Недавно исследовательская группа из Лаборатории технологий мощных лазеров Шанхайского института оптики и точного машиностроения (SIPM) Китайской академии наук (CAS) подготовила кварцевое волокно с высокой концентрацией легированного иттербием с помощью улучшенного химического осаждения из паровой фазы. (MCVD) в сочетании с процессом легирования жидкой фазой и позволили создать волоконный лазер с ультракоротким резонатором с волокном, который обеспечивает одночастотный выходной сигнал с высокочастотной синхронизацией в диапазоне 1- мкм, соответственно. Результаты представлены как «Кварцевое волокно, солегированное Yb/Al/P/Ce с высокой концентрацией иттербия, для применения волоконного лазера со сверхкоротким резонатором 1- мкм». Опубликовано в журнале Optics Express.
Для создания высокопроизводительных одночастотных и высокочастотных волоконных лазеров с синхронизацией мод требуются волокна, легированные иттербием, с высокими коэффициентами усиления, высокой эффективностью преобразования и низким фотонным затемнением. Из-за низкого растворения редкоземельных ионов в кварцевой матрице эффект кластеризации редкоземельных ионов, вызванный высокой концентрацией легирования, серьезно повлияет на лазерные характеристики волокна. Исследовательская группа подготовила кварцевое волокно, легированное совместно Yb/Al/P/Ce, путем оптимизации компонентов сердцевины, в которой концентрация легирования ионами Yb составляет 2,5 мас.%, а коэффициент поглощения сердцевины достигает 1400 дБ/м при длине волны 976 нм.
Рис. 1. Характеристики высоколегированного кварцевого волокна Yb/Al/P/Ce. а) распределение показателя преломления, б) распределение легирующих элементов, в) спектр потерь ядра и г) спектр поглощения ядра.
Чтобы охарактеризовать лазерные характеристики разработанного ими волокна высокой концентрации в сценариях практического применения, исследователи использовали это волокно для создания двух сверхкоротких резонансных резонаторов с цельноволоконными структурами для лазерных экспериментов. Во-первых, был сконструирован лазерный резонатор с распределенным брэгговским отражением (DBR) с использованием волокна, легированного иттербием 1- см, и был успешно достигнут выходной сигнал одиночного лазера в продольной моде мощностью 75 мВт и шириной линии 14 кГц. В дальнейшем был создан волоконный лазер с пассивной синхронизацией мод на основе полупроводникового насыщающегося поглощающего зеркала (SESAM) с длиной усиливающего волокна 8,4 см и импульсным выходным сигналом лазера с частотой следования 1,23 ГГц и длительностью импульса 6,4 пс. достигнуто. Результаты этого исследования показывают, что получение кварцевого волокна с высокой концентрацией легированного иттербием и отличными лазерными характеристиками, как ожидается, будет применяться для высокоточного волоконного зондирования, гребенки оптических частот и других областей исследований и разработок высокопроизводительных волоконных лазеров.
