Волоконные источники излучения в диапазоне 1-2 мкм

• Автор: Курков, Андрей Семенович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 195 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ.
Введение.
Глава I. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АКТИВНЫХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ (по литературе).

§ 1.1. Активные примеси волоконных световодов.

§ 1.2. Методы изготовления активных волоконных световодов.

§ 1.3. Фотоиндуцированные решетки показателя преломления.

§ 1.4. Волоконно-оптические усилители.

§ 1.5. Волоконные лазеры.

§ 1.6. Волоконные ВКР-преобразователи.

§ 1.7. Постановка задач.

Глава II. ВОЛОКОННЫЕ ЛАЗЕРЫ НА ОСНОВЕ СВЕТОВОДОВ, ЛЕГИРОВАННЫХ ИОНАМИ УЬ3+.
§ II. 1. Разработка и оптимизация волоконных световодов, легированных 44 ионами УЬ3+,
§11.2. Высокоэффективные волоконные лазеры на основе световодов с 54 двойной оболочкой и Брэгговских решеток.
§11.3. Лазеры на основе активных световодов с двойной оболочкой,
образованной кварцевыми стеклами разного состава
§11.4. Многомодовые волоконные лазеры на основе активных световодов и
Брэгговских решеток.
§11.5. Импульсные иттербиевые волоконные лазеры с накачкой в оболочку.
§11.6. Широкополосный волоконный источник для диапазона 1.06-1.1 мкм.
§11.7. Выводы. §
Глава III. ВКР-КОНВЕРТОРЫ ИЗЛУЧЕНИЯ ИТТЕРБИЕВЫХ
ВОЛОКОННЫХ ЛАЗЕРОВ.
§ III. 1. Моделирование волоконных ВКР-конверторов.
§ Ш.2. Одноступенчатые ВКР-конверторы.
§ Ш.З. Многоступенчатые ВКР-конверторы на фосфорсиликатном
волоконном световоде.
§ Ш.4. Сравнение эффективности различных схем ВКР-конверторов.

§111.5. Выводы.

Глава IV. ВОЛОКОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ЛАЗЕРЫ НА ОСНОВЕ СВЕТОВОДОВ, ЛЕГИРОВАННЫХ ИОНАМИ Ег3
§ IV.1. Волоконные световоды, легированные ионами Ег3+ из газовой фазы.
§ IV.2. Исследование усилительных свойств волоконных световодов,
легированных ионами Ег3+ из газовой фазы.
§ IV.3. Эрбиевый волоконный усилитель со сглаженным спектром
усиления.
§ IV.4. Мощный эрбиевый волоконный усилитель с накачкой от
рамановского волоконного лазера.
§ IV.5. Одночастотный волоконный лазер с фазово-сдвинутой Брэгговской
решеткой в качестве селектора продольных мод.
§ IV.6. Волоконный лазер с линейно-поляризованным выходным
излучением.
§IV.7. Выводы.
Глава V. ВОЛОКОННЫЕ ЛАЗЕРЫ И УСИЛИТЕЛИ ДЛЯ
СПЕКТРАЛЬНОГО ДИАПАЗОНА 1.6-2 мкм.
§ V.1. Составной ВКР-преобразователь с длиной волны излучения более 1.6

§ V.2. ВКР-усилитель для диапазона 1.6-1.7 мкм.
§ V.3. Волоконный лазер на основе световода, легированного ионами
гольмия.
§V.4. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА.

ВВЕДЕНИЕ.
Бурное развитие волоконной оптики как одной из областей науки и техники связано с возрастающими потребностями общества в обмене информацией. Своевременность развития волоконно-оптических линий связи на основе кварцевых волоконных световодов стала особенно очевидной в последнее десятилетие в связи с появлением и развитием мировой Интернет-сети.
В начале своего развития основной задачей современной волоконной оптики представлялось создание волоконных световодов как пассивной среды для передачи информации. Если в линиях связи первого поколения использовались многомодовые световоды, позволяющие передавать информацию со скоростью не более 100 Мбит/сек, то реализация одномодовых волоконных световодов со смещенной в область 1.55 мкм длиной волны нулевой хроматической дисперсии позволяют передавать данные со скоростью, приближающейся к 1 Тбит/сек (с учетом спектрального уплотнения каналов). При этом оптические потери в таких световодах приближаются к предельно малым и составляют около 0.2 дБ/км на длине волны 1.55 мкм. Общая протяженность волоконных линий связи, проложенных к концу XX века, превысила 100 миллионов км [1].
Как и в любой другой развивающейся области науки в процессе решения первоначальной задачи проявились другие возможности волоконной оптики, которые привели к расширению круга изучаемых объектов и явлений и, в свою очередь, расширили область возможных применений волоконных световодов и устройств на их основе [2]. Так, в отдельную область выделились датчики на основе волоконных световодов; появилось направление, связанное с изучением дефектов кварцевого стекла и проблем фоточувствительности световодов на его основе. Также можно выделить исследования в области прочности световодов, создание таких элементов как мультиплексоры, переключатели, модуляторы и пр.

эффективности использования излучения накачки [69]. Так, характерная выходная мощность лазеров в диапазоне 1.55 мкм составляет доли милливатта при накачке, составляющей несколько десятков милливатт [70, 71].
Другая конфигурация одночастотного волоконного лазера предусматривает использование Брэгговских решеток со сдвигом д/2 в центре решетки, играющих роль отражателя и активной среды одновременно. Фазовый сдвиг преобразует Брэгговскую решетку в интерферометр Фабри-Перо с единственным пиком пропускания. Такая структура обеспечивает строгий одночастотный режим генерации. Достоинством такой схемы является возможность удлинения резонатора. Однако это требует использования соответствующих фазовых масок. Поэтому на практике длина решетки не превышает 10 см. Принципиальным моментом является также фоточувствительность активного волокна. Это приводит к усложнению химического состава и структуры активного световода. Так, в работе [72] был продемонстрирован одночастотный волоконный лазер с выходной мощностью 10 мВт при накачке 110 мВт, при этом используемый световод имел сердцевину состава Ег/УЬ/8п/А1/Р. В работе [73] было предложено использование световода с оболочкой на основе фоточувствительного стекла, легированного 0е02/В20з.
Одной из целей настоящей работы являлось исследование возможности создания одночастотного волоконного лазера с использованием эрбиевого волоконного световода простого химического состава. Данное исследование включало в себя выбор активного волоконного световода, конфигурации лазера и запись Брэгговских решеток.
Волоконные лазеры на основе световодов с двойной оболочкой.
Данный тип лазеров используется для достижения высоких (более 1 Вт) выходных мощностей. В качестве активной среды мощных волоконных лазеров используются волоконные световоды, состоящие из трех слоев: одномодовой сердцевины, легированной как активной примесью