Определены универсальные зависимости параметров генерации волоконных лазеров
Российские ученые экспериментально и теоретически подтвердили универсальные зависимости частоты и длительности импульсов от мощности генерации эрбиевых волоконных лазеров. Результаты работы упростят прогнозирование параметров проектируемых эрбиевых лазеров.
Статья опубликована в журнале Optics and Laser Technology. Эрбиевый лазер — твердотельный лазер, активной средой которого могут являться кристаллы или стёкла, легированное ионами эрбия (Er3+). Данные лазеры широко используются в медицине, телекоммуникациях, материаловедении и в промышленности. Классические волоконные лазеры характеризуются низким уровнем легирования активной среды и большой длиной резонатора. Такие лазерные резонаторы формируют широкий спектр излучения, состоящий из большого количества продольных мод. Уменьшение длины резонатора приводит к спектральному сужению излучения лазера вплоть до излучения на одной моде. Кроме длины резонатора, на характеристики излучения влияет концентрация ионов эрбия в активной среде.
Эффективная миниатюризация эрбиевых волоконных лазеров является важной задачей в современной оптике. Одним из решений является увеличение степени легирования активной среды лазера. Увеличение концентрации ионов эрбия приводит к их взаимодействию, что, в свою очередь, меняет конфигурацию квантовых уровней среды. Из-за этого лазер начинает излучать в импульсном режиме.
Коллектив физиков из Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН и МФТИ с коллегами изготовил два набора активных волокон, легированных эрбием: волокна с относительно высокой концентрацией эрбия в сердцевине (≈ 0,03 процента) и с чрезвычайно высокой концентрацией эрбия в сердцевине (≈ 0,3 процента). Лазеры с такими активными средами обладают двумя порогами генерации: первый порог характеризует начало генерации в импульсном режиме, второй — переход в режим непрерывного излучения.
«Для понимания формирования импульсов все еще не хватало знаний об общих фундаментальных чертах импульсного режима в зависимости от управляющих величин. В данном исследовании мы экспериментально обнаружили такую зависимость. Также продемонстрировали степенное поведение параметров системы (средней мощности излучения, частоты и длительности импульсов) в широком диапазоне значений интенсивности накачки выше критической точки. Наша группа подробно изучила зависимость параметров и режимов работы, а именно перехода от импульсного режима к режиму непрерывной генерации, от длины резонатора, степени легирования и мощности накачки»,— объяснил Александр Смирнов, доцент МГУ имени М. В. Ломоносова, ведущий научный сотрудник МФТИ.
Ученые получили зависимости длительности и частоты лазерных импульсов для различных длин волн генерации (1539–1557 нм) и длин резонаторов. В проведенных экспериментах они показали универсальную зависимость частоты, длительности и амплитуды импульсов от мощности излучения эрбиевых лазеров. Также физики определили критические индексы для созданных волоконных лазеров. Их величины отличны от стандартных целых и полуцелых значений, что говорит о нетривиальности полученных зависимостей. Однако значительное различие степени легирования волокон, длин лазерных резонаторов слабо влияет на отклонение критических индексов.
«Мы достаточно продолжительное время занимаемся изучением и разработкой эрбиевых волоконных лазеров. Ранее нами проводился сравнительный анализ импульсного режима работы эрбиевого лазера при накачке на длинах волн 1490 нм и 976 нм. На первый взгляд, резонансное возбуждение на длине волны 1490 нм приводило к резкому увеличению частоты импульсов и уменьшению его длительности по сравнению с возбуждением на длине волны 976 нм.
Однако, учитывая модель, представленную нами в работе 2018 года , мы предположили: раз возникновение импульсов обусловлено самим процессом генерации, то частота следования и длительность импульсов должны в первую очередь зависеть от мощности генерации, а не от накачки, и приобретать некий универсальных характер. Экспериментальные данные этой работы полностью подтвердили это предположение. Мы показали, что частота и длительность импульсов определяются мощностью излучения», — рассказал Бутов Олег, заместитель директора по науке ИРЭ имени В. А. Котельникова РАН, ведущий научный сотрудник МФТИ.
Ученые планируют продолжить работу по созданию и изучению свойств линейно поляризованных эрбиевых волоконных лазеров, устойчиво работающих в одномодовом режиме с предельно узкой линией генерации.
Работа сделана в коллаборации ученых из Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН, МФТИ, ВШЭ, МГУ имени М. В. Ломоносова, Института общей физики имени Прохорова РАН, НИИ автоматики им. Духова и Института теоретической и прикладной электродинамики РАН.
Работа поддержана грантом Российского научного фонда.
Telegram 
Дзен 
VK Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Переход к оседлой жизни и выращиванию кукурузы на юге Анд оказался историей затяжного кризиса. Международная группа ученых выяснила, как местные сообщества и группы мигрантов сообща пытались пережить последствия этой трансформации.
Большой взрыв мог быть не началом Вселенной, а моментом рождения самой гравитации в привычном нам виде. Новая модель предлагает иную, квантовую форму гравитации, которая могла запустить инфляцию и избавить космологию от проблемы сингулярности, где законы физики перестают работать.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно