Главная – Журналы – Автометрия 2013 номер 4

Одномодовые волоконные световоды широко используются в оптических линиях связи, а на основе активных световодов с линейными или кольцевыми резонаторами созданы эффективные волоконные лазеры. Расстояние между зеркалами резонатора волоконных лазеров может достигать 270 км (предельная длина определяется линейным затуханием и нелинейной дефазировкой волн). В 2009 году была случайно обнаружена «случайная» генерация в длинном телекоммуникационном световоде без какого-либо резонатора: необходимая для генерации положительная распределённая обратная связь возникает из-за рэлеевского рассеяния света, а распределённое усиление создаётся за счёт вынужденного комбинационного рассеяния. Такой лазер может быть отнесён к классу так называемых случайных лазеров, активно изучаемых в последнее время, причём волоконная геометрия и слабость рэлеевского рассеяния обеспечивают намного лучшие выходные характеристики по сравнению с другими вариантами случайных лазеров. По эффективности генерации и качеству пучка он не уступает волоконным лазерам с обычным резонатором, при этом обладает рядом уникальных свойств (неограниченная длина, безмодовый спектр и др.), открывающих как новые физические явления, так и новые возможности для применений в телекоммуникационных и сенсорных системах. В работе дан обзор результатов исследований в этой области, полученных за последние годы.

Обсуждаются методы перестройки и удвоения частоты генерации волоконных лазеров. Показано, что использование кристалла KTP для генерации второй гармоники позволяет создать эффективные перестраиваемые источники видимого диапазона.

Приводятся полученные за последние годы результаты экспериментальных исследований параметрического преобразования электромагнитного излучения в волоконных световодах. Основное внимание уделяется описанию непрерывных и импульсных волоконных оптических параметрических генераторов (ВОПГ), работающих в спектральном диапазоне от 0,5 до 2 мкм. Обсуждаются требования получения эффективной генерации и возможные проблемы при проектировании ВОПГ. Подробно описываются результаты создания непрерывного перестраиваемого ВОПГ с накачкой от иттербиевого волоконного лазера, позволяющего генерировать излучение с длинами волн менее 1 мкм.

Проведён обзор результатов исследования возможностей управления спектром генерации волоконных лазеров с модуляцией добротности резонатора. Рассмотрены различные схемы лазеров для получения выходного излучения с характеристиками, оптимизированными под конкретные применения: мощные импульсы для микрообработки материалов, пробный импульс в оптоволоконных сенсорных системах и др. Выяснен механизм уширения линии генерации и описаны методы, позволяющие осуществлять контроль спектра выходного излучения в полностью волоконных схемах лазера с модуляцией добротности резонатора. Реализованы перестройка частоты внутри линии усиления и генерация высших гармоник в нелинейных кристаллах.

Выполнен обзор результатов в области создания и исследования волоконных фемтосекундных лазеров. Рассмотрены различные способы синхронизации мод и режимы генерации. Особое внимание уделено режиму диссипативных солитонов в полностью волоконном резонаторе с нормальной дисперсией. Приведены основные результаты и анализ возможностей масштабирования фемтосекундных импульсов по энергии.

Исследовано вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР) света в одномодовом оптическом кварцевом волокне при возбуждении субнаносекундным импульсом лазера с длиной волны 532 нм. Изучена зависимость мощности ВКР и его спектра от мощности лазерной накачки. Показано, что при относительно небольших мощностях накачки ВКР хорошо описывается экспоненциальной функцией, предсказываемой моделью в пренебрежении истощением накачки; при мощностях, когда наблюдается отклонение от этой зависимости, появляется дополнительное уширение полосы ВКР, величина которого зависит от мощности накачки. Характеристики уширения схожи с уширением лазерной линии в оптоволокне. Также наблюдалось интенсивное антистоксовое рассеяние на колебательных модах, избыточно заселённых в результате процесса ВКР.