Archive

Предложен и экспериментально подтвержден новый метод подавления усиления вынужденного рассеяния Мандельштама – Бриллюэна (ВРМБ) в пассивных одномодовых световодах. Эффект достигается за счет создания в световоде специального многомодового поперечного профиля акустического показателя преломления с сохранением оптических свойств сердцевины световода. При создании условий для насыщения сердцевины максимально возможным числом акустических мод, эффективно взаимодействующих с оптическим полем, коэффициент усиления ВРМБ снижается пропорционально числу таких мод. Для проверки и углубленного исследования этого метода были изготовлены, проанализированы и экспериментально протестированы одномодовые волоконные световоды с большой площадью моды (БПМ) и оптимизированными профилями акустического показателя преломления. Неоднородное по радиусу комплексное легирование сердцевины двумя добавками, оксидом фосфора и фтором позволило сформировать высококонтрастный градиентный профиль акустического показателя преломления при сохранении квазиоднородного профиля оптического показателя преломления. При контрасте оксида фосфора более 6 мол.% было экспериментально получено подавление ВРМБ на уровне 8 дБ по сравнению с обычным однородно легированным БПМ световодом. Более того, показано, что при реализации оптимального радиального распределения легирующих добавок подавление коэффициента усиления ВРМБ может достигать 10 дБ и выше.

Ключевые слова: акустические моды волоконного световода, профиль акустического показателя преломления, подавление коэффициента усиления ВРМБ, спектр усиления ВРМБ, вынужденное рассеяние Мандельштама – Бриллюэна, одномодовые оптические волокна.

С.В. Цветков
Инженер Лаборатории специальных волоконных световодов Научного центра волоконной оптики имени Е.М. Дианова Института общей физики им А.М. Прохорова РАН, Москва, e-mail: science@fopts.ru.

М.М. Худяков
Аспирант Научного центра волоконной оптики имени Е.М. Дианова Института общей физики им А.М. Прохорова РАН, Москва, e-mail: mkhudyakov@fo.gpi.ru.

А.С. Лобанов
Кандидат химических наук, научный сотрудник Института химии высокочистых веществ им Г.Г. Девятых РАН, Нижний Новгород, e-mail: lobanov@ihps-nnov.ru.

Д.С. Липатов
Кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии высокочистых веществ им Г.Г. Девятых РАН, Нижний Новгород, e-mail: lidenis@yandex.ru.

М.Е. Лихачев
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник и заведующий лабораторией специальных волоконных световодов Научного центра волоконной оптики имени Е.М. Дианова Института общей физики им А.М. Прохорова РАН, Москва, e-mail: likhachev@fo.gpi.ru.

1. Ohashi M., Tateda M. Design of strain-free fiber with nonuniform dopant concentration for stimulated Brillouin scattering suppression // J. Lightw. Technol. – Dec. 1993. – Vol. 11. – P. 1941–1945.

2. Liu А. Suppressing stimulated Brillouin scattering in fiber amplifiers using nonuniform fiber and temperature gradient // Optics Express. – 2007. – Vol. 15. – P. 977–984,.

3. Shiraki K., Ohashi M., Tateda M. Suppression of stimulated Brillouin scattering in a fibre by changing the core radius // Electron. Lett. – 1995. – Vol. 31. – P. 668–669.

4. P Normal acoustic modes and Brillouin scattering in singlemode optical fibers / J. Thomas, N.L. Rowell, H.M. van Driel, G.I. Stegeman // Phys. Rev. B. – May 1979. – Vol. 19. – P. 4986–4998.

5. Experimental investigation of silicate-glass-based Raman gain fibers with enhanced SBS suppression by selective transverse doping / J. Nagel, V. Temyanko, M.E. Likhachev, J. Dobler, A.N. Guryanov, M.Y. Salganskii, D.S. Lipatov, M.M. Bubnov, E.M. Dianov, N. Peyghambarian // J. of Lightw. Technol. – Feb. 2016. – Vol. 34. – P. 928–942.

6. Simulating and designing Brillouin gain spectrum in singlemode fibers / Y. Koyamada, S. Sato, S. Nakamura, H. Sotobayashi, W. Chujo // J. of Lightw. Technol. – Feb. 2004. – Vol. 22. – P. 631–639.

7. Ward B., Spring J. Finite element analysis of Brillouin gain in SBS-suppressing optical fibers with non-uniform acoustic velocity profiles // Optics Express. – Aug. 2009. – Vol. 17. – P. 15685–15699.

8. Analysis and optimization of acoustic speed profiles with large transverse variations for mitigation of stimulated Brillouin scattering in optical fibers / S. Yoo, C.A. Codemard, Y. Jeong, J.K. Sahu, J. Nilsson // Appl. Opt. – Mar. 2010. – Vol. 49. – P. 1388–1399.

9. M 11.2 dB SBS Gain Suppression in a Large Mode Area Yb-doped Optical Fiber / .D. Mermelstein, M.J. Andrejco, J. Fini, A. Yablon, C. Headley, D.J. DiGiovanni // Proc. of SPIE. – 2008. – Vol. 6873. – P. 68730N1–7.

10. Stress-applied polarization-maintaining optical fibers. Design and fabrication / T. Hosaka, Y. Sasaki, K. Okamoto, J. Noda // Electronics and Communications in Japan (Part II: Electronics). – 1985. – Vol. 68. – P. 37–47.

11. Optimisation of an acoustically antiguiding structure for raising the stimulated Brillouin scattering threshold in optical fibres / M.M. Khudya­kov, M.E. Likhachev, M.M. Bubnov, D.S. Lipatov, A.N. Gur'yanov, V. Temyanko, J. Nagel, N. Peyghambarian // Quantum Electron. – 2016. – Vol. 46. – P. 468–472.

12. Dong L. Limits of stimulated Brillouin scattering suppression in optical fibers with transverse acoustic waveguide designs // J. of Lightw. Technol. – Nov., 2010. – Vol. 28. – P. 3156–3161.

13. Singlemode large-mode-area Er–Yb fibers with core based on phosphorosilicate glass highly doped with fluorine / M.M. Khudyakov, A.S. Lobanov, D.S. Lipatov, A.N. Abramov, N.N. Vechkanov, A.N. Gurya­nov, M.A. Melkumov, K.K. Bobkov, S.S. Aleshkina, T.A. Kochergina // Laser Phys. Lett. – Jan. 2019. – Vol. 16. – P. 025105–025111.

14. Boyd R.W. Nonlinear Optics. – 3rd ed. – New York: Elsevier, 2008.

15. Agrawal G. Stimulated Brillouin Scattering // Nonlinear Fiber Optics. – 5th ed. – Chapter 9. – Amsterdam: Elsevier, 2013. – P. 353–396.

16. Desing concept for optical fibers with enhanced SBS threshold / А. Kobyakov, S. Kumar, D.Q. Chowdhury, A. Boh Ruffin, M. Sauer, S.R. Bickham // Optics Express. – Jun. 2005. – Vol. 13. – P. 5338–5346.

17. Acoustic characterization of silica glasses / C.-K. Jen, C. Neron, A. Shang, K. Abe, L. Bonnell, J. Kushibiki // J. Am. Ceram. Soc. – 1993. – Vol. 76. – P. 712–716.

18. Shibata N., Okamoto K., Azuma Y. Longitudinal acoustic modes and Brillouin-gain spectra for GeO2-doped-core singlemode fibers // J. Opt. Soc. Am. B. – Jun. 1989. – Vol. 6. – P. 1167–1174.

19. А. Bertholds, R. Dändliker, Determination of the individual strain-optic coefficients in singlemode optical fibres // J. of Lightw. Technol. – Jan. 1988. – Vol. 6. – P. 17–20.

20. Fabrication and investigation of singlemode highly phosphorus-doped fibers for Raman lasers / M.M. Bubnov, E.M. Dianov, O.N. Egorova, S.L. Semjonov, A.N. Guryanov, V.F. Khopin, E.M. DeLiso // Proc. of SPIE. Advances in Fiber Optics. – May 2000. – Vol. 4083.

21. Hermanna W., Wiechert D.U. Refractive index of doped and undoped PCVD bulk silica // Mat. Research Bull. – Sep. 1989. – Vol. 24. – P. 1083–1097.

22. Acoustic coefficients of P2O5-doped silica fiber: acoustic velocity, acoustic attenuation, and thermo-acoustic coefficient / P.-C. Law, Y.-S. Liu, A. Croteau, P.D. Dragic, // Optics Express. – Jul. 2011. – Vol. 1. – P. 686–699.

23. Niklès M., Thévenaz L., Robert P.A. Brillouin Gain Spectrum Characterization in Singlemode Optical Fibers / J. of Lightw. Technol. – Oct. 1997. – Vol. 15. – P. 1842–1851.

24. Fleming J.W., Wood D.L. Refractive index dispersion and related properties in fluorine doped silica // Appl. Opt. – 1983. – Vol. 22. – P. 3102–3104.

25. Stimulated Brillouin scattering in fibers with and without external feedback / M. Dämmig, G. Zinner, F. Mitschke, H. Welling // Phys. Rev. A. – Oct. 1993. – Vol. 48. – P. 3301–3309.

26. Record-peak-power all-fiber single-frequency 1550 nm laser / L.V. Kotov, M.E. Likhachev, M.M. Bubnov, V.M. Paramonov, M.I. Belovolov, D.S. Lipatov, A.N. Guryanov // Laser Phys. Lett. – 2014. – Vol. 11. – P. 095102–095107.

27. Three layer fiber with high stimulated Brillouin scattering threshold / M.M. Khudyakov, M.E. Likhachev, M.M. Bubnov, D.S. Lipatov, A.S. Loba­nov, A.N. Guryanov // Proc. of SPIE. Fiber Lasers XIV: Technology and Systems, San Francisco, USA. – Feb. 2017. – Vol. 10083. – P. 1008313.

28. Deventer van M.O., Boot A.J. Polarization properties of stimulated Brillouin scattering in singlemode fibers // J. of Lightw. Technol. – Apr. 1994. – Vol. 12. – P. 585–590.

Рассмотрено распространение электромагнитной волны в среде, обладающей топологическими характеристиками в случае, когда в направлении распространения волны приложено постоянной магнитное поле и получены выражения для поляризации такой среды. Для поперечных волн топологические эффекты сводятся к перенормировке плазменной и циклотронной частоты и перенормировке постоянной Верде. В общем случае возникает двойное лучепреломление, которое зависит от потока Берри и приводит к связыванию всех трех компонент электрического поля.

Ключевые слова: оптика, магнитное поле, топологический изолятор, гиротропная среда, вращение вектора поляризации.

А.И. Маймистов
Доктор физико-математических наук, профессор кафедры «Физика твердого тела и наносистема», Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ, Москва, e-mail: maimistov@pico. mephi.ru, aimaimistov@gmail.com.

Е.И. Ляшко
Кандидат физико-математических наук, Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ, Москва, Россия, e-mail: Katerina20490@yandex.ru.

1. Naik G.V., Shalaev V.M., Boltasseva A. Alternative Plasmonic Materials: Beyond Gold and Silver // Adv. Mater. – 2013. – Vol. 25. – P. 3264–3294.

2. Naik G.V. Boltasseva A. Semiconductors for plasmonics and metamaterials // Phys. Status Solidi RRL. – 2010. – P. 1–3.

3. Applications of Hyperbolic Metamaterial Substrates / Y. Guo, W. Newman, C.L. Cortes, Z. Jacob // Adv. in Opto Electronics. – 2012. – Article ID 452502.

4. Boltasseva A., Shalaev V.M. Fabrication of optical negative-index metamaterials: Recent advances and outlook // Metamaterials. – 2008. – Vol. 2, № 1. – P. 1–7.

5. Titanium nitride nanoparticles as an alternative platform for plasmonic waveguides in the visible and telecommunication wavelength ranges / V.I. Zakomirnyi, I.L. Rasskazov, V.S. Gerasimov [et al.] // Photonics and Nanostructures – Fundamentals and Applications. – 2018. – Vol. 30. – P. 50–56.

6. Alam M.Z., De Leon I., Boyd R.W. Large optical nonlinearity of indium tin oxide in its epsilon-near-zero region // Science. – 2016. – Vol. 352 (6287). – P. 795–797.

7. Electrodynamics of conductive oxides: Intensity-dependent anisotropy, reconstruction of the effective dielectric constant, and harmonic generation / M. Jose, J. Trull, D. Domenico de Ceglia [et al.] // Phys.Rev. A. – 2020. – Vol. 101. – P. 053828.

8. Smith D.S., Kroll N. Negative refractive index in left-handed materials // Phys.Rev.Lett. – 2000. – Vol. 85, № 14. – P. 2933–2936.

9. Веселаго В.Г. Электродинамика материалов с отрицательным коэффициентом преломления // УФН. – 2003. – T. 173, № 7. – C. 790–794.

10. Negative index of refraction in optical metamaterials / V.M. Shalaev, W. Cai, U.K. Chettiar [et al.] // Opt.Lett. – 2005. – Vol. 30, № 24. – P. 3356–3358.

11. Pendry J.B. Negative refraction // Contemp.Phys. – 2004. – Vol. 45, № 3. – P. 191–202.

12. Monticone Fr. Alu A. Metamaterial, plasmonic and nanophotonic devices // Rep. Prog. Phys. – 2017. – Vol. 80. – P. 036401 (37pp).

13. Nanowire metamaterials with extreme optical anisotropy / J. Elser, R. Wangberg, A. Viktor, V.A. Podolskiy, E.E. Narimanov // Appl. Phys. Lett. – 2006. – Vol. 89. – 261102.

14.  Drachev V.P., Podolskiy V.A., Kildishev A.V. Hyperbolic metamaterials: new physics behind a classical problem // Optics Express. – 2013. – Vol. 21, № 12. – P.15048–15064.

15. Finite-width plasmonic waveguides with hyperbolic multilayer cladding / V.E. Babicheva, M.Y. Shalaginov, S. Ishii [et al.] // Optics Express. – 2015. – Vol. 23, № 8. – P. 9681–9689.

16. Hyperbolic metamaterials and their applications / L. Ferrari, Ch. Wu, D. Lepage [et al.] // Progress in Quantum Electronics. – 2015. – Vol. 40, № 3. – P. 1–40.

17. Noginov M.A., Podolskiy V.A. (Eds) Tutorials in Metamaterials. – Boca Raton, London, New York: Taylor and Francis Group, LLC/CRC Press, 2012.

18. Сарычев А.К., Шалаев В.М. Электродинамика метаматериалов. – М.: Научный мир, 2011. – 224 с.

19. Hasan M.Z., Kane C.L. Topological insulators // Rev.Mod.Phys. – 2010. – Vol. 82, № 4. – P. 3045–3067.

20. Moore J.E. The birth of topological insulators // Nature. – 2010. – Vol. 464. – P. 194–198 (11 March 2010).

21. Hasan M.Z., Moore J.E. Three-Dimensional Topological Insulators // Annual Review of Condensed Matter Physics. – 2011. – Vol. 2. – P. 55–78.

22. Ren Y., Qiao Zh., Niu Q. Topological phases in two-dimensional materials: a review // Rep.Prog.Phys. – 2016. – Vol. 79. – P. 066501.

23. Tse W-K., MacDonald A.H. Giant Magneto-Optical Kerr Effect and Universal Faraday Effect in Thin-Film Topological Insulators // Phys.Rev. Lett. – 2010. – Vol. 105. – P. 057401.

24. Armitage N.P., Mele E.J., Vishwanath A. Weyl and Dirac semimetals in three-dimensional solids  // Rev.Mod.Phys. – 2018. – Vol. 90, № 1. – P. 015001.

25. Karch A. Surface plasmons and topological insulators // Phys. Rev. B. – 2011. – Vol. 83. – P. 245432.

26. Qi J., Liu H., Xie X.C. Surface plasmon polaritons in topological insulators // Phys. Rev. B. – 2014. – Vol. 89. – P. 155420.

27. Goos–Hanchen and Imbert–Fedorov shifts at the interface of ordinary dielectric and topological insulator / F. Liu, J. Xu, G. Song [et al.] // J.Opt.Soc.Amer. B. – 2013. – Vol. 30, № 5. – Р. 1167–1172.

28. Topological Imbert-Fedorov Shift in Weyl Semimetals / Q-D. Jiang, H. Jiang, H. Liu [et al.] // Phys.Rev.Lett. – 2015. – Vol. 115. – P. 156602.

29. Goos-Hanchen and Imbert-Fedorov effects in Weyl semimetals / G. Ye, W. Zhang, W. Wu [et al.] // Phys.Rev. A. – 2019. – Vol. 99. – P. 023807.

30. Karch A. Electric-Magnetic Duality and Topological Insulators // Phys.Rev.Lett. – 2009. – Vol. 103. – P. 171601.

31. Маймистов А.И., Ляшко Е.И. О спиновом моменте поверхностной волны на границе раздела гиперболического и топологического изолятора // Оптика и спектроскопия. – 2018. – Т. 125, № 6. –С. 795–799.

32. Маймистов А.И., Ляшко Е.И. Спиновый угловой момент нелинейной поверхностной волны на границе раздела обычного и топологического изолятора // Оптика и спектроскопия – 2019. – Т. 126, № 5. – С. 578–583.

33. Киттель Ч. Квантовая теория твердых тел. – М.: Наука, 1987. – 491 с.

34. Xiao D., Chang M.-Ch., Niu Q. Berry phase effects on electronic properties // Rev.Mod.Phys. – 2010. – Vol. 82. – P. 1959–2007.

35. Anomalous Hall effect / N. Nagaosa, J. Sinova, Sh. Onoda, A.H. MacDonald, N.P. Ong // Rev.Mod.Phys. – 2010. – Vol. 82. – P. 1539–1592.

36. Маймистов А.И., Ляшко Е.И. Модифицированная модель Друде – Лоренца, позволяющая учесть топологические характеристики среды // Оптика и спектроскопия. – 2019. – T. 127, № 11. – C. 804–810.

37. Давыдов А.С. Теория твердого тела. – М.: Наука, 1976. – С. 186–190. – 639 с.

38. Ландау Л.Д., Лифщиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. – М.: Физматлит, 2005. – 656 с.

39. Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. – 656 с.

Аналитически исследован двухлучевой интерферометр на основе симметричного светоделительного блока из кварцевого стекла с неподвижными зеркалами, оснащенный неподвижным фотоприемником. В интерферометре возможна широкополосная перестройка пространственной частоты записываемой интерференционной картины. Ее положение стабильно в процессе перестройки благодаря взаимному согласованию линейного и углового перемещений исходного светового пучка по входной поверхности блока. Рассчитаны перестроечные характеристики интерферометра с учетом различных факторов виньетирования световых пучков, определена область его конфигурационных параметров, в которой виньетирование отсутствует. Целевым предназначением прибора является быстрое изменение пространственной частоты при записи волоконных брэгговских решеток.

Ключевые слова: двухлучевой интерферометр, светоделительный блок, неподвижные зеркала, неподвижный фотоприемник, интерференционная картина, перестраиваемая пространственная частота, виньетирование, волоконная брэгговская решетка.

С.Л. Микерин
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, заведующий Лабораторией физики лазеров Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, e-mail: mikerinsl@iae.sbras.ru.

В.Д. Угожаев
Ведущий инженер Лаборатории физики лазеров Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, e-mail: vdu@iae.nsk.su.

1.  Динамика импульсной записи голографических дифракционных решеток в фотополимерном материале / В.В. Шелковников, Е.В. Васильев, Т.Н. Герасимова, Е.Ф. Пен, А.И. Плеханов // Опт. и спектр. – 2005. – Т. 99, № 5. – С. 838–847.

2.  Голографические нанокомпозиты для записи периодических структур полимер-наночастицы. I: Общий подход к выбору компонент нанокомпозитов и их голографические свойства / Т.Н. Смирнова, Л.М. Кохтич, О.В. Сахно, И. Штумпе // Опт. и спектр. – 2011. – Т. 110, № 1. – С. 135–142.

3.  Голографические нанокомпозиты для записи периодических структур полимер-наночастицы. II: Механизм образования объемной периодической структуры полимер-НЧ и влияние параметров формирующего поля на эффективность структуры / Т.Н. Смирнова, Л.М. Кохтич, О.В. Сахно, И. Штумпе // Опт. и спектр. – 2011. – Т. 110, № 1. – С. 143–150.

4.  Olivares-Pérez A., Toxqui-López S., Padilla-Velasco A.L. Nopalcactus (OpuntiaFicus-Indica) as a holographic material // Materials. – 2012. – Vol. 5. – P. 2383–2402.

5.  Zhizhchenko A.Yu., Vitrik O.B., Kulchin Yu.N. Recording and thermo developing of latent phase holograms in the photosensitive polymer material based on anthracylacetonatoboron difluoride // Opt. Mater. – 2015. – Vol. 46. – P. 265–269.

6.  Flexible femtosecond FBG phase phase-mask writing technique of for distribute distributed sensing robust / J. Habel, T. Boilard, Y. Messadeq, F. Trépanier, M. Bernier // Advanced Photonics Congress (BGPP, IPR, NP, Networks, NOMA, Sensors, SOF, SPPCom). – OSA. – 2010. – BM3A.4.

7.  Микерин С.Л., Угожаев В.Д. Двухлучевой интерферометр с неподвижным фотоприемником, перестраиваемый с помощью подвижного зеркала // Прикладная фотоника. – 2018. – Т. 5, № 3. – С. 218–237.

8.  Микерин С.Л., Угожаев В.Д. Интерферометрическая система для записи двумерных фотонных кристаллов с независимо варьируемыми периодами // СибОптика-2018: материалы междунар. науч. конф.: в 2 т. – Новосибирск: Изд-во СГУГиТ, 2018. – Т. 1. – С. 101–107.

9.  Угожаев В.Д. Перестраиваемый вращением двухлучевой интерферометр с неподвижным светочувствительным элементом. Ч. II: Интерферометр на основе светоделительного блока // Автометрия. – 2018. – Т. 54, № 4. – С. 67–77.

Представлены два сканирующих лазерных нанолитографа, разработанных в Институте автоматики и электрометрии СО РАН и работающих в прямоугольной и полярной системе координат. Описаны принципы работы данных нанолитографов, методы повышения их разрешающей способности, проанализированы перспективы и направления их развития. Продемонстрированы первые результаты записи регулярных тестовых решеток на пленках металлов.

Ключевые слова: сканирующий лазерный нанолитограф, дифракционные решетки, тонкие металлические пленки, термохимическая лазерная запись.

Р.В. Шиманский,
Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, Россия, e-mail: v.n.homutov@gmail.com. 

В.Н. Хомутов
Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, Россия, e-mail: v.n.homutov@gmail.com.

Р.К. Насыров
Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, Россия, e-mail: v.n.homutov@gmail.com.

В.П. Корольков
Доктор технических наук,  заместитель директора по научной работе, заведующий Лабораторией дифракционной оптики, Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, Россия, e-mail: v.n.homutov@gmail.com.

А.Г. Седухин
Институт автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, Россия, e-mail: v.n.homutov@gmail.com.

1. Козлова Е.С., Котляр В.В. Исследование зависимости величины обратного потока энергии от параметров рельефа амплитудных зонных пластинок // Прикладная фотоника. – 2019. – Т 6, № 3–4. – С. 160–170.

2. Разработка сканирующего лазерного нанолитографа для исследований по сверхразрешающей записи дифракционных наноструктур / А.Г. По­лещук, А.Е. Качкин, В.П. Корольков, Р.В. Шиманский, В.Н. Хомутов, А.Г. Седухин // СибОптика-2018: Интерэкспо ГЕО-Сибирь: материалы XIV Междунар. науч. конгр.: сб. материалов: в 2 т. (Новосибирск, 23–27 апреля 2018 г.). – Новосибирск: Изд-во СГУГиТ, 2018. – Т. 2. – С. 3–8.

3. Киноформы: технология, новые компоненты и оптические системы. Ч. I / В.П. Коронкевич, В.П. Корольков, Г.А. Ленкова, И.А. Михальцова, И.Г. Пальчикова, А.Г. Полещук, А.Г. Седухин, Е.Г. Чурин, Ю.И. Юрлов // Автометрия. – 1989. – № 3.

4. Fabrication of diffractive optical elements by laser writing with circular scanning / V.P. Koronkevich, V.P. Kiryanov, V.P. Korol'kov, A.G. Poleshchuk, V.A. Cherkashin, A.A. Kharissov // Technical Digest (Optical Society of America, Washington. D.C.). – 1994. – Vol. 9. – P. 310–313.

5. Polar coordinate laser pattern generator for fabrication of diffractive optical elements with arbitrary structure / A.G. Poleshchuk, E.G. Churin, V.P. Koronkevich, V.P. Korolkov, A.A. Kharissov, V.V. Cherkashin, V.P. Kiryanov, A.V. Kiryanov, S.A. Kokarev, A.G. Verhoglyad // Applied Optics. – 1999. – Vol. 38, № 8. – P. 1295–1301.

6. Двухканальная круговая лазерная записывающая система для изготовления дифракционных и микрооптических элементов / А.Г. Верхо­гляд, В.П. Корольков, С.А. Кокарев, Л.Б. Касторский, А.Г. Полещук // ГолоЭкспо-2013: сб. тр. 10-й Междунар. конф. (17–18 сентября 2013, г. Москва). – М., 2013. – С. 182–187.

7. Круговая лазерная записывающая система для формирования фазовых и амплитудных микроструктур на сферических поверхностях / А.Г. Верхогляд, М.А. Завьялова, С.А. Кокарев, В.П. Корольков, А.Е. Качкин // Датчики и системы. – 2015. – № 10. – С. 45–52.

8. Bowen J.P., Michaels R.L., Blough C.G. Generation of large-diameter diffractive elements with laser pattern generation // Appl. Opt. – 1997. – № 36(34). – С. 8970–8975.

9. Xie Y., Lu Z., Li F. Lithographic fabrication of large curved hologram by laser writer // Opt. Express. – 2004. – 12. – P. 1810–1814.

10. Diffractive optics fabrication system for large aspheric surface testing / H.-G. Rhee, J.-B. Song, D.-I. Kim, Y.-W. Lee // J. Korean Phys. Soc. 50. – 2007. – P. 1032–1036.

11. Processing parameters optimization for thermochemical writing of DOEs on chromium films / V.V. Cherkashin, E.G. Churin, V.P. Korol’kov, V.P. Koronkevich, A.A. Kharissov, A.G. Poleshchuk, J.H. Burge // Proc. SPIE. – 1997. – Vol. 3010. – P. 168–179.

12. Исследование пространственного разрешения лазерной термохимической технологии записи дифракционных микроструктур / В.П. Вейко, В.И. Корольков, А.Г. Полещук, А.Р. Саметов, Е.А. Шахно, М.В. Ярчук // Квантовая электроника. – 2011. – 41, 7. – С. 631–636

13. Sedukhin A.G., Poleshchuk A.G. Efficient tight focusing of laser beams optimally matched to their thin-film linear-to-radial polarization conversion: Method, implementation, and field near focus // Optics Communications. – 2018. – Vol. 407. – Р. 217–226.

14. Shaaban M. Basics of Computer Design: Lecture // CMPE-550. – Rochester, NY. – August 29, 2017.

15. Hansen L. Unleash the Unparalleled Power and Flexibility of Zynq UltraScale+ MPSoCs, Zynq UltraScale+ MPSoC. – Xilinx, 2016. – June 15.

Исследуются особенности прохождения ультракоротких импульсов с пьедесталом в спектральной области через нелинейное усиливающее петлевое зеркало. Построены карты максимального коэффициента пропускания, доли пьедестала в энергии импульса и изменения контраста в зависимости от длины петли и коэффициента усиления. Показано, что начальная энергия импульса, необходимая для достижения максимального коэффициента пропускания зеркала, падает ниже 1 нДж при длинах более 50 м и коэффициенте усиления более 5, а доля пьедестала может быть уменьшена с 34 до 5,6 %.

Ключевые слова: волоконный фильтр, нелинейное усиливающее петлевое зеркало, численное моделирование, спектральный пьедестал, ультракороткие импульсы.

В.Д. Ефремов
Аспирант Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, и.о. инженера-исследователя, Новосибирск, e-mail: recfromhell@gmail.com. 

А.А. Антропов
Аспирант Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, и.о. инженера-исследователя, Новосибирск, e-mail: antropov.ilp@gmail.com.

Д.С. Харенко
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Лаборатории волоконной оптики Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, e-mail: kharenko@iae.nsk.su.

1. Mode-locked femtosecond all-normal all-PM Yb-doped fiber laser using a nonlinear amplifying loop mirror / C. Aguergaray, N.G.R. Broderick, M. Erkintalo, J.S.Y. Chen, V. Kruglov // Optics Express. – 2012. – № 20. – P. 10545–10551.

2. Highly-stable mode-locked PM Yb-fiber laser with 10 nJ in 93-fs at 6 MHz using NALM / Yang Yu, Hao Teng, Huibo Wang, Lina Wang, Jiangfeng Zhu, Shaobo Fang, Guoqing Chang, Junli Wang, Zhiyi Wei // Optics Express. – 2018. – № 26. – P. 10428–10434.

3. Smith K., Doran N.J., Wigley P.G.J. Pulse shaping, compression, and pedestal suppression employing a nonlinear-optical loop mirror // Optics Letters. – 1990. – № 15. – P. 1294–1296.

4. Dajun Lei, Xiquan Fu, Shuangchun Wen. Effect of gain bandwidth on the amplification of ultrabroad bandwidth pulse in an erbium-doped nonlinear amplifying fibre loop mirror // Opt. A: Pure Appl. Opt. – 2007. – № 9. – P.114–121.

5. Nonlinear microscopy, infrared, and Raman microspectroscopy for brain tumor analysis / T. Meyer, N. Bergner, C. Krafft, D. Akimov, B. Dietzek, J. Popp, C. Bielecki, B.F.M. Romeike, R. Reichart, R. Kalff // J. of Biomedical Optics. – 2011. – № 16. – P. 021113.

6. Fiber-based source for multiplex-CARS microscopy based on degenerate four-wave mixing / Thomas Gottschall, Martin Baumgartl, Aude Sagnier, Jan Rothhardt, Cesar Jauregui, Jens Limpert, Andreas Tünnermann // Optics Express. – 2012. – Vol. 20.

7. Development of robust fiber laser source based on parametric frequency conversion for use in CARS microscopy / E.A. Evmenova, A.A. Antropov, D.S. Kharenko, A.G. Kuznetsov, S.I. Kablukov, S.A. Babin // Optics in Health Care and Biomedical Optics IX. “SPIE/COS Photonics Asia”. – Hangzhou, China: Proceedings SPIE. – 2019. – Vol. 11190.

8. Pearson G.W., Zanoni R., Krasinski J.S. Analysis of ultra-short pulse propagation in a fiber nonlinear amplifying loop mirror // Optics Communications. – 1993. – № 103. – P. 507–518.

9. Properties of artificial saturable absorbers based on NALM with two pumped active fibres / A. Kokhanovskiy, S. Kobtsev, A. Ivanenko, S. Smirnov // Laser Physics Letters. – 2018. – № 15. – P. 125101.

10. GitHub. – URL: https://github.com/galilley/pyofss/ (дата обращения: 01.10.2020).

11. Govind P. Agrawal. Applications of Nonlinear Fiber Optics. – Academic Press, 2008.

Представлен высокоразрешающий дальномер на основе иттербиевого волоконного лазера с самосканированием длины волны. С помощью дальномера демонстрируется возможность измерения расстояния до ~11 м с пространственным разрешением не хуже ~0,4 мм. Показано, что представленный дальномер имеет высокую чувствительность к вибрациям в измерительном канале.

Ключевые слова: дальномер, волоконный лазер, сканирование длины волны.

А.М. Воликова
И.о. инженера-исследователя Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, e-mail: anastasiya-volikova@yandex.ru.

Н.Н. Смолянинов
Инженер-исследователь Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, e-mail: smolin35@gmail.com.

И.А. Лобач
Старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук, Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, e-mail: lobach@iae.nsk.su.

С.И. Каблуков
Доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, заведующий Лабораторией оптических сенсорных систем, Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, e-mail: kab@iae.nsk.su.

1. Лазерная дальнометрия / Л.А. Аснис [и др.]. – М.: Радио и связь. – 1995.

2. Лазерные приборы и методы измерения дальности: учеб. пособие / В.Б. Бокшанский [и др.]; под ред. В.Е. Карасика. – М., 2012.

3. Карих Е.Д. Определение параметров микровибраций слабоотражающих объектов по кепстру сигнала самосмешения в полупроводниковом лазере // Журнал Белорус. гос. ун-та. Физика. – 2017. – № 3. – С. 57–64.

4. Norgia M., Giuliani G., Donati S. New absolute distance measurement technique by self-mixing interferometry in closed loop // Proceedings of the 21st IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference (IEEE Cat. No. 04CH37510). – IEEE, 2004. – Т. 1. – С. 216–221.

5. Соболев В.С., Кащеева Г.А. Активная лазерная интерферометрия с частотной модуляцией // Автометрия. – 2008. – Т. 44, № 6. – С. 49–65.

6. Автодинная интерферометрия для определения расстояния при модуляции длины волны лазерного излучения / Д.А. Усанов [и др.] // Письма в журнал техн. физики. – 2016. – Т. 42, № 17. – С. 78–86.

7. McManamon P.F. Lidartechnologies and systems. – SPIE, 2019.

8. High-accuracy range-sensing system based on FMCW using low-cost VCSEL / T. Hariyama [et al.] // Optics express. – 2018. – Т. 26, № 7. – С. 9285–9297.

9. Coherent solid-state LIDAR with silicon photonic optical phased arrays / C.V. Poulton [et al.] // Optics letters. – 2017. – Т. 42, № 20. – С. 4091–4094.

10. Self-scanned single-frequency operation of a fiber laser driven by a self-induced phase grating / I.A. Lobach, S.I. Kablukov, E.V. Podivilov, S.A. Babin // Laser Phys. Lett. – 2014. – № 11. – P. 045103.

11. Ткаченко А.Ю., Лобач И.А. Устройство опроса волоконных сенсоров на базе волоконного лазера с самосканированием частоты // Прикладная фотоника. – 2016. – Т. 3, № 1. – С. 37–49.

12. Ткаченко А.Ю., Лобач И.А., Каблуков С.И. Когерентный оптический частотный рефлектометр на основе волоконного лазера с самосканированием частоты // Квантовая электроника. – 2019. – Т. 49, № 12. – С. 1121–1126.

13. Tkachenko A.Y., Lobach I.A., Kablukov S.I. All-fiber Brillouin optical spectrum analyzer based on self-sweeping fiber laser // Optics Express. – 2017. – Т. 25, № 15. – С. 17600–17605.

14. Исследование поляризационных свойств генерации второй гармоники в световодах с периодически наведенной квадратичной нелинейностью / Е.И. Донцова [и др.] // Прикладная фотоника. – 2015. – Т. 2, № 4. – С. 342–357.

15. Генерация второй гармоники в волоконном световоде во внерезонаторной и внутрирезонаторной схемах / Е.И. Донцова [и др.] // Квантовая электроника. – 2016. – Т. 46, № 11. – С. 989–994.

16. Модуль обработки оптических сигналов с устройств на основе волоконного лазера с самосканированием частоты / Н.Н. Смолянинов, А.Ю. Ткаченко, И.А. Лобач, С.И. Каблуков // Приборы и техника эксперимента (в печати).

17. Single-frequency Bismuth-doped fiber laser with quasi-continuous self-sweeping / I.A. Lobach [et al.] // Optics Express. – 2015. – Т. 23, № 19. – С. 24833–24842.

18. Дробышев Р.В., Лобач И.А., Каблуков С.И. Волоконный иттербиевый лазер с самосканированием частоты на основе волокна с увеличенной площадью поля моды // Прикладная фотоника. – 2016. – Т. 3, № 4. – С. 413–426.

Представлены результаты по отработке методики и измерению спектральных характеристик волоконных лазеров с распределенной обратной связью (РОС-лазеров), у которых длины резонаторов отличались на порядок – 5,3 и 60 мм. Резонаторы на основе волоконных брэгговских решёток с фазовым сдвигом в структуре были изготовлены разными методами. Для записи 5,3-мм резонатора в фосфоросиликатном высоколегированном Er³⁺ волоконном световоде использовался метод фемтосекундной поточечной записи, для записи 60-мм резонатора в волоконном световоде Nufern PS-ESF-3/125 использовался голографический метод записи и УФ-лазерное излучение. Спектральная ширина РОС-лазера в конфигурации с длиной резонатора 5,3 мм и выходной мощностью 400 мкВт варьировалась от 0,1 до 3,2 кГц, в зависимости от времени измерения (~10 мкс – 1 с). Спектральная ширина РОС-лазера в конфигурации с длиной резонатора 60 мм и выходной мощностью 600 мкВт на соответствующих временных интервалах составляла от 0,01 до 5 кГц.

Ключевые слова: волоконная брэгговская решетка с фазовым сдвигом, распределенная обратная связь, одночастотный волоконный лазер.

М.И. Скворцов
Инженер-исследователь, сотрудник Лаборатории волоконной оптики Института автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, e-mail: qwertymikhails@gmail.com.

Э.А. Фомиряков
Инженер-исследователь 3-й категории ООО «Т8 Сенсор», магистр кафедры оптики, спектроскопии и физики наносистем МГУ, Москва, e-mail: fomiryakov@t8.ru.

В.Н. Трещиков
Кандидат физико-математических наук, директор компании ООО «Т8 Сенсор», Москва, e-mail: vt@t8.ru.

С.П. Никитин
Кандидат физико-математических наук, руководитель научной группы ООО «Т8 Сенсор», Москва, e-mail: nikitin@t8.ru.

А.А. Вольф
Младший научный сотрудник Лаборатории волоконной оптики Института автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, e-mail: alexey.a.wolf@gmail.com.

А.А. Власов
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Лаборатории волоконной оптики Института автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, e-mail: vlasov@iae.nsk.su.

А.В. Достовалов
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Лаборатории волоконной оптики Института автоматики и электрометрии СО РАН, Новосибирск, e-mail: alexdost@gmail.com.

1. Huang W., Zhang W., Li F. Acoustic emission source location using a distributed feedback fiber laser rosette // Sensors (Basel, Switzerland). – 2013. – Т. 13, № 10. – С.14041–14054.

2. Persijn S., Harren F., Veen Van Der A. Quantitative gas measurements using a versatile OPO-based cavity ringdown spectrometer and the comparison with spectroscopic databases // Applied Physics B: Lasers and Optics. – 2010. – Т. 100, № 2 – С. 383–390.

3. Single frequency single polarization DFB fiber laser / S.A. Babin, D.V. Churkin, A.E. Ismagulov, S.I. Kablukov, M.A. Nikulin // Laser Physics Letters. – 2007. – Т. 4, № 6. – С.428–432.

4. Okoshi T., Kikuchi K., Nakayama A. Novel method for high resolution measurement of laser output spectrum // Electronics Letters. – 1980. – Т. 16, № 16. – С. 630–631.

5. Vahala K.J., Dawson J.W., Park N. An improved delayed self-heterodyne interferometer for linewidth measurements // IEEE Photonics Technology Letters. – 1992. – Т. 4, № 9. – С. 1063–1066.

6. Cranch G.A., Flockhart G.M.H., Kirkendall C.K. Distributed Feedback Fiber Laser Strain Sensors // IEEE Sensors Journal. – 2008. – Т. 8, № 7. – С. 1161–1172.

7. Time-dependent laser linewidth : beat-note digital acquisition and numerical analysis / N. Andel, M.I. Yara, M. Ohamed, S. Ellahi, T.A.S. Ouici, R. Ardaillon, P. Hilippe, S. Ignoret // IEEE Sensors Journal. – 2016. – Т. 24, № 24. – С. 401–407.

8. Characterization of Ultra-Narrow Linewidth Lasers for Phase-Sensitive Coherent Reflectometry Using EOM Facilitated Heterodyning / S. Nikitin, E. Fomiryakov, D. Kharasov, O. Nanii, V. Treshchikov // Journal of Lightwave Technology. – 2020. – Т. 38, № 6. – С. 1446–1453.

9. Gain characteristics of fibers with a heavily erbium-doped phosphate-based core and silica cladding / B.I. Denker, B.I. Galagan, V.A. Kamynin, A.A. Ponosova, K.E. Riumkin, S.L. Semjonov, S.E. Sverch­kov, V.B. Tsvetkov // Journal of the Optical Society of America B. – 2019. – Т. 36, № 10. – С. 2705.

10. Single-frequency fibre laser with a cavity formed by Bragg gratings written in the core of an active composite fibre using KrF laser radiation (248 nm) / O.N. Egorova, O.I. Medvedkov, E.S. Seregin, S.A. Vasil, S.E. Sverchkov, B.I. Galagan, B.I. Denker, G.L. Danielyan, V.I. Pustovoi, S.L. Semjonov // Quantum Electronics. – 2019. – Т. 49, № 12. – С. 2–7.

11. Point-by-point inscription of phase-shifted fiber Bragg gratings with electro-optic amplitude modulated femtosecond laser pulses / J. Burgmeier, C. Waltermann, G. Flachenecker, W. Schade // Optics letters. – 2014. – Т. 39, № 3. – С. 540–543.

12. Hilbert D. Dritter Band: Analysis Grundlagen der Mathematik Physik Verschiedenes. – 1935. – P. 1–443.

13. Dynamic frequency-noise spectrum measurement for a frequency-swept DFB laser with short-delayed self-heterodyne method / Q. Zhou, J. Qin, W. Xie, Z. Liu, Y. Tong, Y. Dong, W. Hu // Optics Express. – 2015. – Т. 23, № 22. – С. 29245.