Archive

Методом прямой лазерной записи спиралевидных структур в монокристалле Nd:YAG и последующим химическим травлением получены волноводы с оболочкой, состоящей из полых каналов, обладающих в поперечном сечении формой правильных шестигранников. Исследованы волноведущие свойства в области длин волн 1,5 мкм.

Ключевые слова: иттрий-алюминиевый гранат, прямая лазерная запись, фемто­се­кундный лазер, лазерная микрообработка, химическое травление, волноводы.

Лихов В.В.
Аспирант института общей физики им. А.М.Прохорова РАН.

А.Г. Охримчук
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института общей физики им. А.М. Прохорова, Центра волоконной оптики им. Е.М. Дианова РАН, г. Москва, e-mail: okhrim@fo.gpi.ru.

Прямиков А.Д.
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института общей физики им. А.М. Прохорова, Центра волоконной оптики им. Е.М. Дианова РАН, г. Москва, e-mail: pryamikov@fo.gpi.ru.

Шестаков А.В.
ФГУП «НИИ “Полюс” им. М.Ф. Стельмаха».

Орлова Г.Ю.
ФГУП «НИИ “Полюс” им. М.Ф. Стельмаха».

Липатьев А.С.
Ассистент кафедры химической технологии стекла и ситаллов, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия, e-mail: lipatev.a.s@muctr.ru.

Романов А.Н.
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук, Москва, Россия, e-mail: alexey.romanov@list.ru.

1. Three-dimensional femtosecond laser nanolithography of crystals / A. Ródenas [et al.] // Nature Photonics. – 2019. – Vol. 13. – №. 2. – P. 105–109.

2. Mid-infrared waveguiding in three-dimensional microstructured optical waveguides fabricated by femtosecond-laser writing and phosphoric acid etching / J. Lv [et al.] // Photonics Research. – 2020. – Vol. 8. – №. 3. – P. 257–262.

3. Resonance and scattering in microstructured optical fibers / T.P. White [et al.] // Optics letters. – 2002. – Vol. 27. – №. 22. – P. 1977–1979.

4. Hasse K., Kip D., Kränkel C. Influence of diluted acid mixtures on selective etching of MHz-and kHz-fs-laser inscribed structures in YAG // Optical Materials Express. – 2021. – Vol. 11. – №. 5. – P. 1546–1554.

5. Measuring propagation loss in a multimode semiconductor waveguide / A. De Rossi [et al.] // Journal of applied physics. – 2005. – Vol. 97. – №. 7. – P. 073105.

Представлены результаты численного расчета внешних поперечных волновых чисел вытекающих мод плоского W-световода в зонах одномодового  и двухмодового режимов. Показано, каким образом для гарантии устойчивости одномодового или многомодового режима в нужном диапазоне длин волн необходимо подбирать геометрические и оптические параметры W-световода так, чтобы при необходимой концентрации поля направляемой моды в свето­ведущей жиле обеспечить эффективную фильтрацию вытекающих мод.

Ключевые слова: плоский пятислойный W-световод, дисперсионное уравнение, частота отсечки, коэффициент преломления промежуточного слоя, внешнее поперечное волновое число, потери вытекающих мод.

Отрохов С.Ю.
Старший научный сотрудник, кандидат физико-математических наук. Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук, e-mail: OSY@ms.ire.rssi.ru 141190, г. Фрязино Московской обл., пл. Вве­денского, 1, тел. +7 909 913 16 13.

1. Very high numerical aperture fibers / W.J. Wadsworth, R.M. Percival, G. Bouwmans, J.C. Knight, T.A. Birks, T.D. Hedley, P.St.J. Russell // IEEE, Photonics Technology Letters. – 2004. – Vol. 16. – № 3. – P. 843–845.

2. Отрохов С.Ю., Чаморовский Ю.К., Шатров А.Д. Вытекающие моды W-световодов с большой разностью в профиле показателя преломления // Радиотехника и электроника. – 2010. – Т. 55, № 10. – С. 1185–1192.

3. Отрохов С.Ю., Чаморовский Ю.К., Шатров А.Д. Основные характеристики мод и контрастность профиля показателя преломления W-световода // Радиотехника и электроника. – 2012. – Т. 57. – № 8. – С. 910–917.

4. Курбатов А.М., Курбатов Р.А. Новый оптический W-световод Panda для чувствительной катушки волоконно-оптического гироскопа // Письма в ЖТФ. – 2010. – Т. 36, вып. 17. – С. 23–29.

5. Отрохов С.Ю., Чаморовский Ю.К., Шатров А.Д. Хара­кте­ристики мод планарных W-световодов с произвольной контрастностью профиля показателя преломления // Оптический журнал. – 2014. – Т. 81, № 1. – С. 59–65.

6. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные ме­тоды. – М.: Наука, 1987. – 598 с.

В работе представлены результаты разработки и создания одномодового опто­волоконного лазера с высоким качеством излучения и мощностью 1500 Вт. Показаны перспективы дальнейшего увеличения мощности без ухудшения качества излучения.

Ключевые слова: волоконные лазеры, мощные лазеры, иттербиевые лазеры, одно­модовые лазеры.

Колегов А.А.
Кандидат технических наук, главный конструктор по воло­конным лазерам, ООО «Нордлэйз», Санкт-Петербург, Россия, e-mail: a.kolegov@nordlase.ru.

Абакшин А.А.
Ведущий инженер-конструктор, ООО «Нордлэйз», Санкт-Петербург, Россия, ведущий инженер-конструктор, Санкт-Петер­бургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия, e-mail: a.abakshin@nordlase.ru.

Горбачев А.В.
Начальник конструкторского отдела, ООО «Нордлэйз», Санкт-Петербург, Россия, начальник e-mail: a.gorbachev@nordlase.ru.

Фролов Д.А.
Ведущий инженер-технолог, ООО «Нордлэйз», Санкт-Петербург, Россия, ведущий инженер-технолог, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия, e-mail: d.frolov@nordlase.ru.

1. Analysis of the scalability of diffraction-limited fiber lasers and amplifiers to high average power / J. Dawson [et al.] // Opt. Express. – 2008. – Vol. 16. – P. 13240–13266.

2. 3 kW single stage all-fiber Yb-doped single-mode fiber laser for highly reflective and highly thermal conductive materials processing / S. Ikoma [et al.] // Proc. SPIE. – 2017. – Vol. 10083. – P. 100830Y.

3. Zhang F., Zhang X. 2 kW single-mode fiber laser employing bidirectional-pump scheme // Opto-Electronic Engineering. – 2017. – Vol. 44. – P. 953–956.

4. 2 kW single-mode fiber laser with 20-m long delivery fiber and high SRS suppression / Y. Mashiko [et al.] // Proc. of SPIE. – 2016. – Vol. 9728. – P. 972805.

5. 2 kW CW ytterbium fiber laser with record diffraction limited brightness / V. Gapontsev, D. Gapontsev, N. Platonov [et al.] // Proceedings of the Conference on Lasers and Electro-Optics Europe (Optical Society of America, 2005) (Note: Used 14µm MFD fiber implying 13W/µm2 power handling capability without damage).

6. Smith A., Do B., Soderlund M. Deterministic nanosecond laser-induced breakdown thresholds in pure and Yb3+ doped fused silica // Proc. SPIE. – 2007. – Vol. 6453. – P. 645317.

7. Optimizing high-power Yb-doped fiber amplifier systems in the presence of transverse mode instabilities / C. Jauregui, H. Otto, S. Breitkopf, J. Limpert, A. Tünnermann // Opt. Express. – 2018. – Vol. 24. – P. 7879–7892.

8. Single mode 4.3 kW output power from a diode-pumped Yb-doped fiber amplifier / F. Beier [et al.] // OPTICS EXPRESS. – 2017. – Vol. 25. – P. 14892–14899.

9. 5-kW single stage all-fiber Yb-doped single-mode fiber laser for materials processing / K. Shima [et al] // Proc. of SPIE. – 2018. – Vol. 10512. – P. 105120C.

Представлены результаты работ по созданию перестраиваемых одночастотных полупроводниковых лазерных модулей на длину волны 1550 нм с внешним резонатором на основе волоконных брэгговских решеток (ВБР), сформированных в одномодовом волоконном световоде. Рассмотрены способы дискретной и плавной перестройки длины волны излучения. Представленные лазерные модули способны генерировать динамически стабильное одночастотное излучение с подавлением боковой моды более 40 дБ, шириной линии генерации менее 100 кГц и выходной оптической мощностью более 50 мВт. Перестройка длины волны спектра излучения лазерного модуля составила 1,5 нм.

Ключевые слова: одночастотный перестраиваемый лазер, перестройка длины волны излучения, волоконные брегговские решетки.

Дураев В.П.
Доктор технических наук, генеральный директор АО «НОЛАТЕХ», Москва, Россия, e-mail: nolatech@mail.ru.

Воронченко С.А.
Аспирант, инженер технолог АО «НОЛАТЕХ», Москва, Россия, e-mail: crusader907@yandex.ru.

Молодцов И.С.
Аспирант, инженер квантовой электроники АО «НОЛАТЕХ», Москва, Россия, e-mail: molodivan@yandex.ru.

1. Single Frequency Semiconductor Lasers / Fang Zujie, Cai Haiwen, Chen Gaoting, Qu. Ronghui // Springer Singapore. – 2017. – P. 306.

2. Моноимпульсный Nd: YAG-лазер с поперечной диодной накачкой и инжекцией излучения одночастотного полупроводникового лазерного модуля / М.В. Богданович, В.П. Дураев, В.С. Калинов, О.Е. Костик, К.И. Ланцов, К.В. Лепченков, В.В. Машко, А.Г. Рябцев, Г.И. Рябцев, Л.Л. Тепляшин // Квантовая электроника. – 2016. – Т. 10. – № 46. – С. 870–872.

3. Спенсер Д.Е., Янг П. Сравнение DBR-лазерных диодов от компании Photodigm с DFB-лазерами // Фотоника. – 2018. – №2 (70). – С. 166–173.

4. Экспериментальные исследования мощных полупро­вод­ни­ковых одночастотных лазеров спектрального диапазона 1,5–1,6 мкм / О.О. Багаева, Р.Р. Галиев, А.И. Данилов, А.В. Иванов, В.Д. Курносов, К.В. Курносов, Ю.В. Курнявко, М.А. Ладугин, А.А. Мармалюк, В.И. Романцевич, В.А. Симаков, Р.В. Чернов, В.В. Шишков // Кван­товая электроника. – 2020. – Т. 2. – С. 143–146.

5. Камия Т., Оцу М., Ямамото В. Физика полупроводниковых лазеров: пер. с япон. / под ред. Х. Такумы. – М.: Мир, 1989. – 310 с.

6. Bragg-grating-stabilized external cavity lasers for gas sensing using tunable diode laser spectroscopy / S.G. Lynch [et al.] // Novel In-Plane Semiconductor Lasers XIII. – International Society for Optics and Photonics. – 2014. – Vol. 9002. – P. 900209.

7. External cavity diode laser based upon an FBG in an integrated optical fiber platform / S.G. Lynch [et al.] // Optics express. – 2016. – Vol. 24. – №. 8. – P. 8391–8398.

8. High-power ultralow-noise semiconductor external cavity lasers based on low-confinement optical waveguide gain media / P.W. Juodawlkis [et al.] // Novel In-Plane Semiconductor Lasers IX. – International Society for Optics and Photonics. – 2010. – Vol. 7616. – P. 76160X.

9. Полупроводниковые лазеры с гибридным резонатором на волоконных брэгговских решетках: Препринт / М.И. Беловолов, Е.М. Дианов, В.П. Дураев [и др.]; Рос. акад. наук; Ин-т общ. физики (ИОФАН). – М., 2002. – 67 с.

10. Дураев В.П. Медведев С.В. Одночастотные полупро­водниковые лазеры на основе двухпроходных усилителей // Фотоника. – 2015. – № 6. – С. 54.

Представлен новый многопроходный метод высокоточной поточечной записи волоконных брэгговских решеток излучением фемтосекундного лазера. Продемонстрирована динамика формирования решеток в сравнении с классическим методом записи УФ-излучением. Показано, что благодаря возможности управления динамикой записи можно осуществлять изготовление брэгговских решеток с высокой точностью и высокой степенью воспроизводимости. В работе наглядно демонстрируется существенное уменьшение дисперсии параметров при записи ВБР по сравнению с обычным однопроходным режимом записи. Показано, что предложенная методика является удобным инструментом для изучения процессов, происходящих в стекле при многофотонном поглощении лазерного излучения.

Ключевые слова: фемтосекундный лазер, поточечная запись, волоконная брэгговская решётка, многоитерационный метод записи.

Пржиялковский Д.В.
Аспирант ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, младший научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение нау­ки «Институт радио­техники и электроники им. В.А. Котельникова» Российской академии наук, Россия, Москва, e-mail: DVPRZ@yandex.ru.

Бутов О.В.
Доктор физико-математических наук, заместитель директора по научной работе, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт радио­техники и электроники им. В.А. Котельникова» Российской академии наук, Москва, e-mail: obutov@mail.ru.

1. Photosensitivity in optical fiber waveguides: Application to reflection filter fabrication / K.O. Hill [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 1978. – Vol. 32. – No. 10. – P. 647–649.

2. Kashyap R. Fiber Bragg Gratings – Academic Press, 2009. – 613 p.

3. Othonos A. Fiber bragg gratings // Review of scientific instruments. – 1997. – Vol. 68. – No. 12. – P. 4309–4341.

4. Fibre gratings and their applications / S.A. Vasil'ev [et al.] // Quantum Electronics. – 2005. – Vol. 35. – No. 12. – P. 1085.

5. Krohn D.A. MacDougall T., Mendez A. Fiber optic sensors: fundamentals and applications. – Spie Press Bellingham, 2014. – 70 p.

6. Cusano A., Cutolo A., Albert J. Fiber Bragg Grating Sensors: Recent Advancements, Industrial Applications and Market Exploitation. – Bentham Science Publishers, 2011. – 321 p.

7. Thermal Switching of Lasing Regimes in Heavily Doped Er3+ Fiber Lasers / A.M. Smirnov [et al.] // ACS Photonics. – 2018. – Vol. 5. – No. 12. – P. 5038–5046.

8. Fibers and sensors for monitoring nuclear power plants operation / O.V. Butov [et al.] // Proc. SPIE, 23rd International Conference on Optical Fibre Sensors/ Santander; Spain (June 2014). – Vol. 9157. – Article 91570X. – Code 105788.

9. Optical Fiber Sensor for Deformation Monitoring of Fuel Channels in Industrial Nuclear Reactors / O.V. Butov [et al.] // OSA Technical Digest 26rd International Conference on Optical Fibre Sensors/ Lausanne, Switzerland, (September 2018). – P. TuE103.

10. Bragg gratings fabricated in monomode photosensitive optical fiber by UV exposure through a phase mask / K.O. Hill [et al.] // Applied Physics Letters. – 1993. – Vol. 62. – No. 10. – P. 1035–1037.

11. Interferometer design for writing Bragg gratings in optical fibers / P.J. de Groot [et al.] // Proc. SPIE In Interferometry XI: Techniques and Analysis (June 2002). – Vol. 4777. – P. 31–38.

12. Meltz, G., Morey W.W., Glenn W.H. Formation of Bragg gratings in optical fibers by a transverse holographic method // Optics letters. – 1989. – Vol. 14. – No. 15. – P. 823–825.

13. Pissadakis S., Reekie L. An elliptical Talbot interferometer for fiber Bragg grating fabrication // Rev. Sci. Instrum. – 2005. – Vol. 76. – No. 6. – P. 0066101.

14. High pressure H₂ loading as a technique for achieving ultrahigh UV photosensitivity and thermal sensitivity in GeO₂ doped optical fibres / P.J. Lemaire [et al.] // Electronics Letters. – 1993. – Vol. 29. – No. 13. – P. 1191–1193.

15. Annealing of Bragg gratings in hydrogen-loaded optical fiber / H. Patrick [et al.] // Journal of applied physics. – 1995. – Vol. 78. – No. 5. – P. 2940–2945.

16. Bazakutsa A.P., Rybaltovsky A.A, Butov O.V. Effect of hydrogen loading and UV irradiation on the gain of Er³⁺-doped fibers // Journal of the Optical Society of America B. – 2019. – Vol. 36. – No. 9. – P. 2579–2586.

17. Photobleaching of UV-induced defects in Er/Al-doped glasses for fiber lasers / A.P. Bazakutsa [et al.] // Opt. Mater. Express. – 2020. – Vol. 10. – No. 10. – P. 2669–2678.

18. Fiber Bragg gratings made with a phase mask and 800-nm femtosecond radiation / S.J. Mihailov [et al.] // Optics letters. – 2003. – Vol. 28. – No. 12. – P. 995–997.

19. Ultrafast Laser Processing of Optical Fibers for Sensing Applications / S.J. Mihailov [et al.] // Sensors. – 2021. – Vol. 21. – No. 4. – P. 1447.

20. Direct writing of fibre Bragg gratings by femtosecond laser / A. Martinez [et al.] // Electron. Lett. – 2004. – Vol. 40. – No. 19. – P. 1170–1172.

21. Dostovalov A.V., Wolf A.A., Babin S.A. Femtosecond point-by-point inscription of fiber Bragg gratings through the polyimide coating// IEEE, 2014 International Conference Laser Optics; St. Petersburg, Russia (June – July 2014). ‒ C. 1–1.

22. Femtosecond point-by-point inscription of Bragg gratings by drawing a coated fiber through ferrule / A.V. Dostovalov [et al.] // Optics Express. – 2016. – Vol. 24. – No. 15. – P. 16232.

23. Fuerbach A. Grating Inscription Into Fluoride Fibers: A Review // Photonics Journal. – 2019. – Vol. 11. – No. 5. – P. 7103811.

24. Slit Beam Shaping for Femtosecond Laser Point-by- Point Inscription of High-Quality Fiber Bragg Gratings / X. Xu [et al.] // Journal Of Lightwave Technology. – 2021. – Vol. 39. – No. 15. – P. 5142–5148.

25. Optical Fiber Sensors by Direct Laser Processing: A Review / D. Pallarés-Aldeiturriaga [et al.] // Sensors. – 2020. – Vol. 20. – No. 23. – P. 6971.

26. Zhou K. et al. Line-by-line fiber bragg grating made by femtosecond laser // Photonics Technol. Lett. – 2010. – Vol. 22. – No. 16. – P. 1190–1192.

27. Huang B., Shu X. Line-by-Line inscription of phase-shifted fiber Bragg gratings with femtosecond laser // OSA Technical Digest Asia Commun. Photonics Conf. 2015; Hong Kong Hong Kong (November 2015). – P. ASu2A.60.

28. Plane-by-plane inscription of grating structures in optical fibers / P. Lu [et al.] // J. Lightwave Technol. – 2017. – Vol. 36. – No. 4. – P. 926–931.

29. Extreme Environment Sensing Using Femtosecond Laser-Inscribed Fiber Bragg Gratings / S.J. Mihailov [et al.] // Sensors. – 2017. – Vol. 17. – No. 12. – P. 2909.

30. Femtosecond laser inscribed chirped fiber Bragg gratings / X.-P. Pan [et al.] // Optics Letters. – 2021. – Vol. 46. – No. 9. – P. 2059.

31. Ulyanov I., Przhiialkovskii D.V., Butov O.V. Point-by-point inscription of chirped apodized fiber Bragg gratings for application as ultrashort pulse stretchers // Results in Physics. – 2022. – Vol. 32. – P. 105101.

32. Femtosecond-pulse inscription of fiber Bragg gratings with single or multiple phase-shifts in the structure / A. Wolf [et al.] // Optics and Laser Technology. – 2018. – Vol. 101. – P. 202–207.

33. Zhang C., Femtosecond-laser-inscribed sampled fiber Bragg grating with ultrahigh thermal stability // Opt. Express. – 2016. – Vol. 24. – No. 4. – P. 3981–3988.

34. Mihailov S.J. Fiber Bragg grating sensors for harsh environments// Sensors. – 2012. – Vol. 12. – No. 2. – P. 1898–1918.

35. The Sensitivity Improvement Characterization of Distributed Strain Sensors Due to Weak Fiber Bragg Gratings / К.V. Stepanov [et al.] // Sensors. – 2020. – Vol. 20. – No. 22. – P. 6431.

36. Distributed OTDR-interferometric sensing network with identical ultra-weak fiber bragg gratings / C. Wang [et al.] // Opt. Express. – 2015. – Vol. 23. – No. 22. – P. 29038–29046.

37. Przhiialkovskii D.V., Butov O.V. High-precision point-by-point fiber Bragg grating inscription // Results in Physics. – 2021. – Vol. 30. – P. 104902.

38. Dostovalov A.V., Wolf A.A., Babin S.A. Long-period fibre grating writing with a slit-apertured femtosecond laser beam (λ = 1026 nm) // Quantum Electronics. – 2015. – Vol. 45. – No. 3. – P. 235–239.

39. All-Fiber Highly Sensitive Bragg Grating Bend Sensor / O.V. Butov [et al.] // Sensors. – 2019. – Vol. 19. – No. 19. – P. 4228.

40. Writing of 3D optical integrated circuits with ultrashort laser pulses in the presence of strong spherical aberration / M.A. Bukharin [et al.] // Journal of Physics: Conference Series II Conference on Plasma & Laser Research and Technologies; Moscow, Russia (January 2016). – Vol. 747. – P. 012054.

41. Butov O.V. Bragg gratings inscription in weakly-doped fibers // Results in Physics. – 2019. – Vol. 15. – P. 102542.

42. Bukharin M., Khudakov D., Vartapetov S. Investigation of refractive index profile induced with femtosecond pulses into neodymium doped phosphate glass for the purposes of hybrid waveguiding structures formation // Physics Procedia. – 2015. – Vol. 71. – P. 272–276.

43. Continuous-wave operation of an erbium-doped short-cavity composite fiber laser / A.A. Rybaltovsky [et al.] // Results in Physics. – 2020. – Vol. 16. – P. 102832.

44. Smirnov A.M., Butov O.V. Pump and thermal impact on heavily erbium-doped fiber laser generation // Optics Letters. – 2021. – Vol. 46. – No. 1. – P. 86–89.

45. Distributed feedback fiber laser based on a fiber Bragg grating inscribed using the femtosecond point-by-point technique / M.I. Skvortsov [et al.] // Laser Physics Letters. – 2018. – Vol. 15. – No. 3. – P. 035103.

46. 1030 nm Yb³⁺ distributed feedback short cavity silica-based fiber laser / O.V. Butov [et al.] // Journal of the Optical Society of America B. – 2017. – Vol. 34. – No. 3. – P. A43–A48.