Волоконные генераторы управляемого суперконтинуума

• Автор: Кобцев, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 232 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Обзор литературных данных
2. Исследование отклика суперконтинуума, генерируемого в различных вытянутых и микроструктурированных световодах,
на изменение параметров лазерного излучения накачки
3. Когерентные свойства суперконтинуума с ярко
выраженными солитонными структурами в спектре
4. Твердотельные, волоконные и гибридные лазерные системы ультракоротких импульсов с перестройкой длины волны
излучения
5. Высокоэнергетичные волоконные и гибридные лазерные
системы накачки суперконтинуума
6. Генераторы суперконтинуума на основе стандартных
активных и пассивных оптических волокон
7. Волоконные генераторы управляемого суперконтинуума
для различных применений
Заключение
Список литературы

Введение
Бурный прогресс физики и техники источников ультракоротких световых импульсов, а также волоконной оптики за последние годы привёл к возникновению принципиально новых источников спектрально-широкополосного когерентного излучения [1-3], спектр которого способен на сегодняшний день перекрыть до трёх октав оптического-спектра [4,5]. Для обозначения этого излучения используется уже устоявшийся термин “суперконтинуум”, хотя общепринятого количественного определения этого термина нет, и суперконтинуумом часто именуется инициируемое лазерными импульсами когерентное излучение с шириной непрерывного спектра, существенно превышающей ширину спектра излучения импульсов накачки, при этом ширина спектра суперконтинуума может измеряться как десятками, так и сотнями нанометров. Наиболее широко явление генерации суп ер континуума стало-изучаться после первых демонстраций этого эффекта около 10'лет назад в специальных оптических волокнах (микроструктурированных [6-9], вытянутых [10]), позволяющих кардинально уменьшить порог генерации суперконтинуума. При использовании таких волокон [10,11]. генерация суперконтинуума может быть получена при накачке фемтосекундными импульсами с относительно малой энергией, составляющей менее1 нано джоуля [12-14]. Ультракороткие импульсы с такой энергией могут генерироваться непосредственно в лазерах с синхронизацией мод излучения [15] без. использования систем усиления. Появление микроструктурированных и вытянутых оптических волокон сделало возможным существенное упрощение систем для генерации суперконтинуума, исключив необходимость использования мощных громоздких многокаскадных лазерных систем.

Развитие исследований в области генерации суперконтинуума показало перспективность и высокую практическую ценность излучения этого типа для решения задач метрологии, телекоммуникаций, нанотехнологий, оптической когерентной томографии, дистанционного анализа атмосферы и многих других. В этой связи задача создания генераторов суперконтинуума, для различных применений стала чрезвычайно актуальной. Однако разрабатываемые в последние годы несколькими компаниями подобные генераторы [16] не обеспечивают возможность управления параметрами генерируемого излучения, востребованную в целом ряде применений и, прежде всего, в научных исследованиях с использованием суперконтинуума. Единственным изменяемым параметром излучения накачки этих генераторов является мощность (или энергия) импульсов. В связи с этим характеристики суперконтинуума существующих коммерческих генераторов являются по. большей части слабо варьируемыми- или фиксированными:
Разработка способов управления параметрами суперконтинуума предполагает, в. том числе1 наличие возможностей изменения (желательно в реальном-масштабе времени) характеристик излучения лазерной, системы, используемой для генерации суперконтинуума*. Такие возможности до начала выполнения данной работы во многих лазерных системах ультра-коротких импульсов существовали в очень ограниченном объёме, а в'волоконных вариантах таких лазеров были ещё более лимитированы. Как следствие разработка генераторов управляемого суперконтинуума требовала также радикального совершенствования лазерных систем на основе новых идей и подходов.
В волоконных генераторах суперконтинуума возбуждаемой средой является оптоволокно, которое может быть специальным или стандартным. Характеристики используемого оптического волокна • в' немалой степени

страняется не по исходной светопроводящей жиле, а по исходной оболочке, которая становится в данном случае светопроводящей жилой. Оболочкой для неё является окружающий воздух. Схема вытянутого световода приведена на рис. 7.