Archive

Приводится обзор современных волоконных лазерных усилителей импульсного одно­частотного излучения в спектральной области вблизи 1,55 мкм, основным применением которых является атмосферное зондирование.

Ключевые слова: эрбиевый волоконный усилитель, эрбий-иттербиевый волоконный усилитель, высокая пиковая мощность, вынужденное рассеяние Мандельштама – Бриллюэна.

М.М. Худяков
Младший научный сотрудник лаборатории специальных волоконных световодов Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научного центра волоконной оптики им. Е.М. Дианова, г. Москва, e-mail: DAngeL.74@gmail.com.

М.Е. Лихачёв
Кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией специальных волоконных световодов Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научного центра волоконной оптики им. Е.М. Дианова, г. Москва, e-mail: likhachev@fo.gpi.ru.

1. Anterior eye tissue transmission for the radiation with the wavelength from eye safe region / H. Jelínková, J. Pašta, J. Šulc, M. Němec, P. Koranda // Laser Phys. Lett. – 2005. – №2. – P. 603–607.

2. Doppler Lidar–Based Wind-Profile Measurement System for Offshore Wind-Energy and Other Marine Boundary Layer Applications / Y.L. Pichugina, R.M. Banta, W.A. Brewer, S.P. Sandberg, R.M. Hardesty // J. Appl. Meteorol. Climatol. – 2012. – №51. – P. 327–349.

3. Monolithic high peak-power coherent Doppler lidar system / L.V. Kotov, A. Töws, A. Kurtz, K.K. Bobkov, S.S. Aleshkina, M.M. Bub­nov, D. S. Lipatov, A. N. Guryanov, M. Likhachev // Proc. SPIE. – 2016. – №9728. – P. 97282U.

4. Applications of fiber lasers for remote sensing of atmospheric greenhouse gases / J.T. Dobler, M. Braun, J. Nagel, V.L. Temyanko, T.S. Zaccheo, F.W. Harrison, E.V. Browell, S.A. Kooi // Fiber Lasers X Technol. Syst. Appl. – 2013. – №8601. – P. 86011Q.

5. Laser amplifier development for the remote sensing of CO₂ from space / A.W. Yu, J.B. Abshire, M. Storm, A. Betin // Proc. SPIE. – 2015. – №9342. – P. 93420M.

6. Koplow J.P., Kliner D.A.V., Goldberg L. Single-mode operation of a coiled multimode fiber amplifier // Opt. Lett. – 2000. – №25. – P. 442.

7. Fini J.M. Bend-resistant design of conventional and microstructure fibers with very large mode area // Opt. Express. – 2006. – №14. – P. 69.

8. Evidence and modeling of paired ions and other loss mechanisms in erbium-doped silica fibers / P.F. Wysocki, J.L. Wagener, M.J.F. Di­gonnet, H.J. Shaw // Proc. SPIE. – 1993. – №1789. – P.66.

9. Effects of concentration on the performance of erbium-doped fiber amplifiers / P. Myslinski, D. Nguyen, J. Chrostowski, S. Member // J. Light. Technol. – 1997. – №15. – P. 112–120.

10. Effect of the AlPO₄ join on the pump-to-signal conversion efficiency in heavily Er-doped fibers / M.E. Likhachev, M.M. Bubnov, K.V. Zotov, D.S. Lipatov, M.V. Yashkov, A.N. Guryanov // Opt. Lett. – 2009. – №34. – P. 3355.

11. Várallyay Z., Jasapara J.C. Comparison of amplification in large area fibers using cladding-pump and fundamental-mode core-pump schemes // Opt. Express. – 2009. – №17. – P. 17242.

12. 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. – №11. – P.095102.

13. 75 W 40% efficiency single-mode all-fiber erbium-doped laser cladding pumped at 976 nm / L.V. Kotov, M.E. Likhachev, M.M. Bub­nov, O.I. Medvedkov, M.V. Yashkov, A.N. Guryanov, J. Lhermite, S. Fév­rier, E. Cormier // Opt. Lett. – 2013. – №38. – P. 2230.

14. Record efficiency kW-level peak power single-frequency er-doped fiber amplifier / L. Kotov, M. Likhachev, M. Bubnov, D. Lipatov, A. Gu­ryanov // CLEO Eur. – 2015. – P.CJ_P_48.

15. High-Brightness Multimode Fiber Lasers for Resonant Pumping / L.V. Kotov, S.S. Aleshkina, M.M. Khudyakov, M.M. Bubnov, O.I. Med­vedkov, D.S. Lipatov, A.N. Guryanov, M.M. Likhachev, A.N. Gu­r’yanov, M.M. Likhachev, A.N. Guryanov, M.M. Likhachev // J. Light. Technol. – 2017. – №35. – P. 4540–4546.

16. Supradeepa V.R., Nicholson J.W. Power scaling of high-efficiency 1.5 μm cascaded Raman fiber lasers // Opt. Lett. – 2013. – №38. – P. 2538.

17. Lim E.-L., Alam S., Richardson D.J. Optimizing the pumping configuration for the power scaling of in-band pumped erbium doped fiber amplifiers // Opt. Express. – 2012. – №20. – P. 13886.

18. Jebali M.A., Maran J.-N., LaRochelle S. 264 W output power at 1585 nm in Er–Yb codoped fiber laser using in-band pumping // Opt. Lett. – 2014. – №39. – P. 3974.

19. Zhang J., Fromzel V., Dubinskii M. Resonantly cladding-pumped Yb-free Er-doped LMA fiber laser with record high power and efficiency // Opt. Express. – 2011. – №19. – P. 5574.

20. A 103W high efficiency in-band cladding-pumped 1593 nm all-fiber erbium-doped fiber laser / M.A. Jebali, J.-N.N. Maran, S. La­Rochelle, S. Chatigny, M.A. Lapointe, E. Gagnon // CLEO. – 2012. – P. JTh1I.3.

21. Millijoule pulse energy 100-nanosecond Er-doped fiber laser / L. Kotov, M. Likhachev, M. Bubnov, O. Medvedkov, D. Lipatov, A. Gu­ryanov, K. Zaytsev, M. Jossent, S. Février // Opt. Lett. – 2015. – №40. – P. 1189.

22. Diffraction-limited fundamental mode operation of core-pumped very-large-mode-area Er fiber amplifiers / J.C. Jasapara, M.J. Andrej­co, A. Desantolo, A.D. Yablon, Z. Várallyay, J.W. Nicholson, J.M. Fini, D.J. Digiovanni, C. Headley, E. Monberg, F.V. Dimarcello // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. – 2009. – №15. – P. 3–11.

23. Supradeepa V.R., Nicholson J.W., Feder K. Continuous wave erbium-doped fiber laser with output power of >100 W at 1550 nm in-band core-pumped by a 1480nm Raman fiber laser // CLEO – 2012. – №1. – P. 1–2.

24. High energy, 1572.3 nm pulses for CO₂ LIDAR from a polarization-maintaining, very-large-mode-area, Er-doped fiber amplifier / J.W. Nicholson, A. DeSantolo, M.F. Yan, P. Wisk, B. Mangan, G. Puc, A.W. Yu, M.A. Stephen // Opt. Express. – 2016. – №24. – P. 19961.

25. Kilowatt-level stimulated-Brillouin-scattering-threshold monolithic transform-limited 100 ns pulsed fiber laser at 1530 nm / W. Shi, E.B. Petersen, Z. Yao, D.T. Nguyen, J. Zong, M.A. Stephen, A. Chavez-Pirson, N. Peyghambarian // Opt. Lett. – 2010. – №35. – P. 2418.

26. High peak-power single-frequency pulses using multiple stage, large core phosphate fibers and preshaped pulses / E. Petersen, W. Shi, A. Chavez-Pirson, N. Peyghambarian // Appl. Opt. – 2012. – №51. – P. 531.

27. Accurate efficiency evaluation of energy-transfer processes in phosphosilicate Er³⁺-Yb³⁺-codoped fibers / M. Laroche, S. Girard, J.K. Sahu, W.A. Clarkson, J. Nilsson // J. Opt. Soc. Am. B. – 2006. – №23. – P. 195.

28. 302 W single-mode power from an Er/Yb fiber MOPA / T. Matniyaz, F. Kong, M.T. Kalichevsky-Dong, L. Dong // Opt. Lett. – 2020. – №45. – P. 2910.

29. Dilley C.E., Stephen M.A., Savage-Leuchs M.P. High SBS-threshold, narrowband, erbium codoped with ytterbium fiber amplifier pulses frequency-doubled to 770 nm // Opt. Express. – 2007. – №15. – P. 14389.

30. 83-W Single-Frequency Narrow-Linewidth MOPA Using Large-Core Erbium–Ytterbium Co-Doped Fiber / C. Alegria, Y. Jeong, C. Codemard, J.K.K. Sahu, J.A.A. Alvarez-Chavez, L. Fu, M. Ibsen, J. Nilsson // IEEE Photonics Technol. Lett. – 2004. – №16. – P. 1825–1827.

31. 1.8 mJ, 3.5 kW single-frequency optical pulses at 1572 nm generated from an all-fiber MOPA system / W. Lee, J. Geng, S. Jiang, A.W. Yu // Opt. Lett. – 2018. – №43. – P. 2264.

32. High-power tunable single-frequency single-mode erbium:ytterbium codoped large-core fiber master-oscillator power amplifier source / Y. Jeong, J.K. Sahu, D.B. S.S. Soh, C.A. Codemard, J. Nilsson // Opt. Lett. – 2005. – №30. – P. 2997.

33. Kaczmarek P., Stachowiak D., Abramski K.M. 40 W All-Fiber Er/Yb MOPA System Using Self-Fabricated High-Power Passive Fiber Components // Appl. Sci. – 2018. – №8. – P. 869.

34. High-Power All-Fiber Single-Frequency Erbium–Ytterbium Co-Doped Fiber Master Oscillator Power Amplifier / X. Bai, Q. Sheng, H. Zhang, S. Fu, W. Shi, J. Yao, Xiaolei Bai, Quan Sheng, Haiwei Zhang, Shijie Fu, Wei Shi, Jianquan Yao // IEEE Photonics J. – 2015. – №7. – P. 1–6.

35. Single-frequency polarized eye-safe all-fiber laser with peak power over kilowatt / X. Zhang, W. Diao, Y. Liu, J. Liu, X. Hou, W. Chen // Appl. Phys. B. – 2014. – №115. – P. 123–127.

36. High Peak Power Single-Frequency Efficient Erbium-Ytterbium Doped LMA Fiber / W. Renard, T. Robin, B. Cadier, J. Le Gouët, L. Lombard, A. Durecu, P. Bourdon, G. Canat // CLEO 2015. – 2015. – P. STh4L.6.

37. Single-frequency fiber amplifier at 15 µm with 100 W in the linearly-polarized TEM_00 mode for next-generation gravitational wave detectors / O. De Varona, W. Fittkau, P. Booker, T. Theeg, M. Steinke, D. Kracht, J. Neumann, P. Wessels // Opt. Express. – 2017. – №25. – P. 24880.

38. Single frequency 1560nm Er:Yb fiber amplifier with 207W output power and 50.5% slope efficiency / D. Creeden, H. Pretorius, J. Limongelli, S. D. Setzler // Fiber Lasers XIII Technol. Syst. Appl. – 2016. – №9728. – P. 97282L.

39. Modeling Er/Yb fiber lasers at high powers / L. Dong, T. Ma­tniyaz, M. T. Kalichevsky-Dong, J. Nilsson, Y. Jeong // Opt. Express. – 2020. – №28. – P. 16244.

40. Han Q., Ning J., Sheng Z. Numerical investigation of the ASE and power scaling of cladding-pumped Er-Yb codoped fiber amplifiers // IEEE J. Quantum Electron. – 2010. – №46. – P. 1535–1541.

41. Highly efficient 3.7 kW peak-power single-frequency combined Er/Er-Yb fiber amplifier / M.M. Khudyakov, D.S. Lipatov, A.N. Gur’yanov, M.M. Bubnov, M.E. Likhachev // Opt. Lett. – 2020. – №45. – P. 1782.

42. Single frequency, 5 ns, 200 μJ, 1553 nm fiber laser using silica based Er-doped fiber / Z. Zhao, H. Xuan, H. Igarashi, S. Ito, K. Kakizaki, Y. Kobayashi // Opt. Express. – 2015. – №23. – P. 29764.

43. Selective excitation of the fundamental mode in a multimode fiber using an adiabatically tapered splice / Y. Jung, Y. Jeong, G. Bram­billa, D.J. Richardson, Yoonchan Jeong, G. Brambilla, D.J. Richardson // 2009 14th Optoelectron. Commun. Conf. – 2009. – №34. – P. 1–2.

44. High Peak Power Er-doped Tapered Fiber Amplifier / M.M. Khudyakov, A.E. Levchenko, V.V. Velmiskin, K.K. Bobkov, D.S. Li­patov // Photoptics. – 2018. – P. 105–109.

45. Optimisation of the efficiency of tapered erbium-doped optical fibre / M.M. Khudyakov, A.E. Levchenko, V.V. Vel’miskin, K.K. Bob­kov, S.S. Aleshkina, M.M. Bubnov, M.V. Yashkov, A.N. Guryanov, L.V. Ko­tov, M.E. Likhachev // Quantum Electron. – 2021. – №51. – P. 1056–1060.

Описывается методика изготовления образцов волоконных диффузоров на основе волокон с градиентным профилем показателя преломления и с двойной оболочкой. Волокон­ные диффузоры могут использоваться в медицине, например, в качестве источников подводящего излучения в фотодинамической терапии или источников тепла в фототера­певтических устройствах, таких как повязки или одеяла. В работе описаны эксперименты по созданию внутри оптических волокон квазипериодических и неперио­дических структур из микродефектов посредством оптического пробоя и последующего плав­ления сердцевины волокна движущейся плазменной искрой. На основе экспериментальных данных определены оптимальные типы волокон для создания диффузоров с необходимыми свойствами. Были выполнены оценки энергетических характеристик лазерного диода, необходимого для записи структур из микродефектов, а также представлены результаты измерений параметров микродефектов.

Ключевые слова: диффузор, специальные волокна, волокно с двойной оболочкой, градиентное волокно, метод пробоя, плавление сердцевины.

Петухова A.Ю.
Магистрант кафедры «Общая физика» Пермского национального исследовательского политехнического университета, инженер-конструктор лаборатории волоконных систем ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания», г. Пермь, e-mail: umalia.ookami.98@mail.ru.

Конин Ю.А.
Аспирант Пермского национального исследовательского политехнического университета, г. Пермь, e-mail: yuri-konin@yandex.ru.

Перминов А.В.
Заведующий кафедрой Общей физики, доктор физико-математических наук, ПНИПУ, г. Пермь, e-mail: of@pstu.ru.

1. Замедление распространения оптического разряда в гра­диентном оптическом волокне / Ю.А. Конин, В.А. Щербакова, Д.А. Летов, А.Ю. Петухова // Тез. докл. (X Всерос. конгр. молод. ученых; 15–18 апреля 2021 г.). – 2021.

2. Оптическое измерение скорости разряда в волокне с градиентным показателем преломления / Ю.А. Конин, В.А. Щер­бакова, Е.В. Мошева, А.Ю. Петухова // Прикладная фотоника. – 2020. – Т. 7, № 4. – С. 102–107.

3. Study of micro-cavities formed by optical breakdown under the influence of a magnetic field / Yu.A. Konin, V.A. Scherbakova, A.V. Per­mi­nov, A.Yu. Petuhova // Optics Communications. – 2022. – Vol. 517. – URL: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2022.128242.

4. Влияние геометрии оптического волокна на выходное лазерное излучение / Р.Р. Кашина, Ю.А. Конин, Ю.А. Великоцкий, А.Р. Рах­ма­туллина, А.Ю. Петухова, В.А. Щербакова, В.Б. Ромашова // Фотоника. – 2021. – Т. 15. – № 2. – С. 144–151.

5. Исследование характеристик оптического волокна с внут­ренней структурой микронеоднородностей, сформированной с по­мощью эффекта плавления / Ю.А. Конин, В.А. Щербакова, М.И. Бу­латов [и др.] // Оптический журнал. – 2021. – Т. 88. – № 11. – С. 80–89. DOI 10.17586/1023-5086-2021-88-11-80-89.

6. Слесаревская М.Н., Соколов А.В. Фотодинамическая тера­пия: основные принципы и механизмы действия // Журнал Санкт-Петербург. гос. мед. ун-та им. акад. И.П. Павлова. – 2012. – Т. 2, № 3. DOI.org/­10.17816/uroved2324-28;

7. Лазероиндуцированная термотерапия и фотодинамическая терапия в дерматологии: возможности и перспективы / А.В. Мо­лочков, Ю.С. Романко, К.В. Казанцева, Т.Е. Сухова, В.В. Попучиев // Альманах клинической медицины. – М., 2014. – С. 30–35.

8. Экспериментальное исследование влияния оптической мощности на формирование структуры волоконно-оптического рассеивателя, полученного путем плавления сердцевины световода / Я.Д. Токарева, Ю.А. Конин, К.А. Коннов, С.В. Варжель, А.А. Дмитриев, С.Д. Бочкова // Научно-технический вестник инфор­мационных технологий, механики и оптики. – 2020. – Т. 20. – № 4. – С. 494–499. DOI: 10.17586/2226-1494-2020-20-4-494-499.

9. M.F. Domingues, T.B. Paixão, E.F.T. Mesquita, N. Alberto, A.R. Frias, R.A.S. Ferreira, H. Varum, P.F.C. Antunes // IEEE Sensors J. – 2015. – Vol. 15. – P. 5654.

10. Hand D.P., Russell P.St.J. Solitary thermal shock waves and optical damage in optical fibers: the fiber fuse // Opt. Lett. – 1988. – Vol. 13. – P. 767–769.

11. C.R. Liao, T.Y. Hu, D.N. Wang // Opt. Express. – 2012. – Vol. 20, №20. – P. 22813.

12. Kashyap R., Blow K.J. Observation of catastrophic self-propelled self-focusing in optical fibres // Electron. Lett. – 1988. – Vol. 24, № 1. – P. 47–49.

13. Детонационно-подобный режим разрушения волоконных световодов под действием интенсивного лазерного излучения / Е.М. Дианов, В.Е. Фортов, И.А. Буфетов, В.П. Ефремов, А.А. Фро­лов, М.Я. Щелев, В.И. Лозовой // Письма в ЖЭТФ. – 2006. – Т. 83, Вып. 2. – С. 84–88.

14. Reference Guide to Fiber Optic Testing / J. Laferriere, G. Lietaert, R. Taws, S. Wolszczak // Second edition. – JDS Uniphase Cor­poration, 2011.

15. Буфетов И.А., Дианов Е.М. Оптический разряд в воло­конных световодах // УФН. – 2005. – 175:1. – 100–103; Phys. Usp. – 48:1. – P. 91–94.

Разработана методика получения волоконных световодов, легированных ионами хрома, на основе алюмосиликатной стеклокерамики, легированной хромом. Предложена мето­дика измерения спектров люминесценции в процессе формирования стеклокерамической сердцевины в алюмосиликатных  волоконных световодах, активированных Cr3+.

Ключевые слова: стеклокерамика, хром, волоконный световод, MCVD-метод, погло­щение, люминесценция, квантовый выход люминесценции.

А.Н. Абрамов
Кандидат технических наук, научный сотрудник Лаборатории технологии волоконных световодов Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук, г. Нижний Новгород, e-mail: abramov@ihps-nnov.ru.

А.Н. Гурьянов
Член-корр. РАН, доктор химических наук, заведующий Лабораторией технологии волоконных световодов Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук, г. Нижний Новгород, e-mail: guryanov@ihps-nnov.ru.

А.С. Лобанов
Кандидат химических наук, старший научный сотрудник Лаборатории технологии волоконных световодов Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук, г. Нижний Новгород, e-mail: lobanov@ihps-nnov.ru.

М.В. Яшков
Старший научный сотрудник Лаборатории технологии волоконных световодов Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук, г. Нижний Новгород, e-mail: yashkov@ihps-nnov.ru.

А.М. Кутьин
Доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Лаборатории аналитической химии высокочистых веществ Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук, г. Нижний Новгород, e-mail kutyin@ihps-nnov.ru.

1. Дианов Е.М., Буфетов И.А. Волоконные лазеры – новый прорыв в лазерной физике // LIGHTWAVE russian edition. – 2004. – №4. – С. 44–49.

2. Bufetov I.A., Dianov E.M. Bi-doped fiber lasers // Laser Phys. Lett. – 2009. – Vol. 6. – P. 487–504.

3. Kaminskii A.A. Laser Crystals and Ceramics: Recent Advances // Laser Photon. – 2007. – Rev. 1. – № 2. – P. 93–177.

4. U.S. Patent 4396720. Transparent Glass_Ceramics Containing Mullite / G.H. Beall, J.F. MacDowell, M.P. Taylor. – 1983.

5. Transparent glass-ceramics doped by chromium(III): Spectro­scopic properties and characterization of crystalline phases / R. Reisfeld, A. Kisilev, A. Buch, M. Ish-Shalom // Journal of Non-Crystalline Solids. – 1987. – Vol. 91. – P. 333–350.

6. Spectroscopy and EPR of chromium(III) in mullite transparent glass ceramics / R. Reisfeld, A. Kisilev, A. Buch, M. Ish-Shalom // The Journal of Physical Chemistry Letters. – 1986. – Vol. 129. – P. 446–449.

7. Andrews L.J., Beall G.H., Lempicki A. Luminescence of Cr³⁺ in mullite transparent glass ceramics // Journal of Luminescence. – 1986. – Vol. 36. – P. 65–74.

8. Disorder and the optical spectroscopy of Cr³⁺ -doped glasses: sili­cate glasses / F. Rasheed, K.P. O’Donnell, B. Henderson, D.B. Hollis // Journal of Physics: Condensed Matter. – 1991. – Vol. 3. – P. 1915–1930.

9. Spectroscopic characteristics of chromium doped mullite glass-ceramics / A.J. Wojtowicz, W. Meng, A. Lempicki, G.H. Beall, D.W. Hall, T. Chin // IEEE Journal of Quantum Electronics. – 1988. – Vol. 24. – Iss. 6.

10. Spectroscopy of disordered low-field sites in Cr³⁺: Mullite glass ceramic / R. Knutson, H. Liu, W.M. Yen, T.V. Morgan. // PHYSICAL REVIEW B. – 1989. – Vol. 40. – № 7. – P. 4264–4270.

11. Взаимодействие между частицами α@Al₂O₃ с размерами ~1–0,7 мкм и SiO₂ при высокотемпературном спекании / А.Н. Гурь­янов, М.В. Яшков, А.Н. Абрамов, Е.Д. Шатайло, М.А. Мелькумов, М.Ф. Торсунов, М.Н. Каченюк // Неорганические материалы. – 2012. – Т. 48. – № 4. – C. 417–422.

12. Получение слабоагломерированных порошков алюмоит­триевого граната сжиганием смеси гидроксонитратов алюминия-иттрия с карбамидом и уксусной кислотой / С.С. Балабанов, Е.М. Гав­рищук, В.В. Дроботенко, Е.Е. Каткова, В.А. Крылов, Т.И. Сторожева, О.Ю. Чернова // Неорганические материалы. – 2012. – Т. 48. – № 4. – С. 478–481.

13. Aramaki S., Roy R.Revised Equilibrium Diagram for the System Al₂O₃-SiO₂ // Journal of the American Ceramic Society. – 1962. – Vol. 45. – P. 151 229 – 42.

14. Schultz P. Optical Absorption of the transition elements in Vitreous Silica //Journal of The American Ceramic Society. – 1974. – Vol. 57. – No. 7. – P. 309–313.

15. Chromium-doped silica optical fibres: influence of the core composition on the Cr oxidation states and crystal field / V. Felice, B. Dussardier, J.K. Jones, G. Monnom, D.B. Ostrovsky // Optical Mate­rials. – 2001. – Vol. 16. – P. 279–277.

16. Cr⁴⁺-doped silica-based optical fibers fluorescence from 0.8 um to 1.7 um / B. Dussardier, V. Felice, G. Monnom, Y. Guyot, G. Boulon // Advanced Solid-State Lasers. – 2002. – Vol. 68. – Paper MB18.

17. Люминесцентные свойства силикатных световодов c примесью хрома при комнатной температуре / В.В. Двойрин, В.М. Ма­шинский, В.Б. Неуструев, Е.М. Дианов, А.Н. Гурьянов, А.А. Ум­ников, М.В. Яшков // Известия РАН. Сер. физическая. – 2002. – Т. 66. – № 12. – С. 1807–1811.

18. Room-temperature luminescence in chromium-doped silicate optical fibers / V.V. Dvoyrin, V.M. Mashinsky, V.B. Neustruev, E.M. Dia­nov, A.N. Guryanov, A.A. Umnikov // Journal of the Optical Society of America B. – 2003. – Vol. 20. – No. 2. – P. 280–283.

19. Spectroscopic Studies of Chromium_Doped Silica Sol_Gel Glasses / W. Strek, P.J. Deren, E. Lukowiak, J. Hanuza, H. Drulis, A. Bed­narkiewicz, V. Gaisun // J. Non-Cryst. Solids. – 2001. – Vol. 288. – P. 56–65.

20. Duffy J.A. Optical basicity: a practical acid-base theory for oxides and oxyanions // Journal of Chemical Education. – 1996. – Vol. 73. – No. 12. – P. 1138–1142.

21. Compositional dependence of the valence state of Cr ions in oxide glasses / T. Murata, M. Torisaka, H. Takebe, K.J. Morinaga // Journal of Non-Crystalline Solids. – 1997. – Vol. 220. – P. 139–146.

22. Кутьин А.М. Термодинамические модели многоком­понентных гетеро­фазных систем и получение материалов из элементо­орга­нических соединений: дис. д-ра хим. наук: 02.00.04. – Н. Новгород, 2001. – 227 с.

23. Hand D.P., Russell P.St.J. Solitary thermal shock waves and optical damage in optical fibers: the fiber fuse // Optics Letters. – 1988. – Vol. 13. – No. 9. – P. 767–769.

Представлены результаты исследования свойств Er-Yb-световодов с сердцевиной из алюмофосфоросиликатного стекла. Измерена зависимость эффективности преобразования накачки в сигнал от состава стекла. Определен диапазон оптимальных составов сердцевины, позволяющий обеспечить короткую длину усилителя (не более 1 м) и малую разность показателей преломления сердцевины и оболочки (менее 0,0035), что открывает возможность создания одномодовых Er-Yb-световодов с большой площадью моды и высоким порогом нелинейных эффектов.

Ключевые слова: Er-Yb-световод, световоды с большой площадью моды, эрбиевый усилитель.

М.М. Худяков
Младший научный сотрудник лаборатории специальных волоконных световодов Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научного центра волоконной оптики им. Е.М. Дианова, г. Москва, e-mail: DAngeL.74@gmail.com.

М.Е. Лихачёв
Кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией специальных волоконных световодов Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научного центра волоконной оптики им. Е.М. Дианова, г. Москва, e-mail: likhachev@fo.gpi.ru.

Липатов Д.С, Абрамов А.Н., Гурьянов А.Н.
Институт химии высокочистых веществ РАН им. Г. Г. Девятых, г. Нижний Новгород, e-mail: lazukina@ihps-nnov.ru.

1. A lidar approach to measure CO₂ concentrations from space for the ASCENDS Mission / J.B. Abshire, H. Riris, G.R. Allan, C.J. Weaver, J. Mao, X. Sun, W.E. Hasselbrack, A. Yu, A. Amediek, Y. Choi, E.V. Browell // Proc. SPIE – 2010 – 7832 (Lidar Technologies, Techniques, and Measurements for Atmospheric Remote Sensing VI) – 78320D. – URL: https://doi.org/10.1117/12.868567.

2. Holmen L.G., Rustad G., Haakestad M.W. Robust eye-safe pulsed fiber laser source for 3D ladar applications // Proc. SPIE – 2017 – 10434 (Electro-Optical Remote Sensing XI) – 104340N. – URL: https://doi.org/- 10.1117/12.2278397.

3. Long range wind lidars based on novel high spectral brilliance allfibered sources / L. Lombard, A. Dolfi-Bouteyre, C. Besson, B. Augère, P. Bourdon, A. Durécu, D. Goular, J.Le Gouët, C.Planchat, W.Renard, M. Valla, G. Canat // Proc. SPIE – 2015 – 9645 (Lidar Technologies, Techniques, and Measurements for Atmospheric Remote Sensing XI) – 96450B. – URL: https://doi.org/10.1117/12.2197350.

4. Shen D.Y., Sahu J.K., Clarkson W.A. High-power widely tunable Tm:fibre lasers pumped by an Er,Yb co-doped fibre laser at 1.6µm // Opt. Express. – 2006. – Vo1. 4. – P. 6084–6090.

5. Cladding-pumped continuous-wave Raman fiber laser// Conference on Lasers and Electro-Optics – 2003 – CLEO '03. – P. 2.

6. 302 W single-mode power from an Er/Yb fiber MOPA // T. Matniyaz, F. Kong, M.T. K.-Dong, Liang Dong // Opt. Lett. – 2020. – 45. – P. 2910–2913.

7. 75 W 40% efficiency single-mode all-fiber erbium-doped laser cladding pumped at 976 nm / L.V. Kotov, M.E. Likhachev, M.M. Bubnov, O.I. Medvedkov, M.V. Yashkov, A.N. Guryanov, J. Lhermite, S. Février, E. Cormier // Opt. Lett. – 2013. – Vol. 38. – P. 2230–2232.

8. Highly efficient 3.7 kW peak-power single-frequency combined Er/Er-Yb fiber amplifier / M.M. Khudyakov, D.S. Lipatov, A.N. Gur’yanov, M.M. Bubnov, M.E. Likhachev // Opt. Lett. – 2020. – Vol. 45. – P. 1782–1785.

9. Single-mode 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, L.D. Iskhakova, F.O. Milovich, Bubnov and M.E. Likhachev // Laser Physics Letters. – 2019. – Vol. 16(2). – 025105. DOI: 10.1088/1612- 202X/aaf7f8

10. MCVD-метод изготовления световодов Yb₂O₃-Al₂O₃-P₂O₅- SiO₂ со строго ступенчатым профилем показателя преломления / М.В. Яшков, А.Н. Гурьянов, М.М. Бубнов, Д.С. Липатов, М.Е. Лихачев // Неорганические материалы. – 2018. – Vol. 54(3). – С. 291–297.

11. Effects of Yb³⁺ and Er³⁺ Concentrations and Doping Procedure on Excitation Transfer Efficiency in Er–Yb Doped Phosphosilicate Fibers / M.A. Melkumov, A.Yu. Laptev, M.V. Yashkov, N.N. Vechkanov, A.N. Guryanov, I.A. Bufetov // Inorganic Materials. – 2010. – Vol. 46. – С. 299–303.

12. Properties of silica based optical fibers doped with an ultra-high ytterbium concentration / K.K. Bobkov, E.K. Mikhailov, T.S. Zaushitsyna, A.A. Rybaltovsky, S.S. Aleshkina, M.A. Melkumov, M.M. Bubnov, D.S. Lipatov, M.V. Yashkov, A.N. Abramov, A.A. Umnikov, A.N. Guryanov, M.E. Likhachev // Journal of Lightwave Technology. – 2022. DOI: 10.1109/JLT.2022.3191862.

13. Effect of the AlPO₄ join on the pump-to-signal conversion efficiency in heavily Er-doped fibers / M.E. Likhachev, M.M. Bubnov, K.V. Zotov, D.S. Lipatov, M.V. Yashkov, A.N. Guryanov // Opt. Lett. – 2009. – Vol. 34. – P. 3355–3357.

14. Фосфороалюмосиликатные световоды, легированные оксидом эрбия / М.Е.Лихачев, М.М. Бубнов, К.В. Зотов, О.И. Медведков, Д.С. Липатов, М.В. Яшков, А.Н. Гурьянов // Квантовая электроника. – 2010. – 40(7). – С. 633–638.

Проведен анализ современного состояния технологии, перспектив разработки и применения волоконных световодов, изготовленных из халькогенидных стекол, имеющих минимальное затухание на длинах волн от 2 до 15 мкм (ближний и средний ИК-диапазоны). Рассмотрены литературные данные о влияния облучения сульфидно-мышьяковых световодов потоками гамма-квантов, электронов, нейтронов на характеристики оптических волокон. Проанализированы области возможного использования халькогенидных световодов в условиях радиационного воздействия.

Ключевые слова: радиационная стойкость, инфракрасное излучение, световод, оптические потери, халькогенид, сульфид мышьяка

Качемцев А.Н., Скрипачев И.В., Снопатин Г.Е.
Институт химии высокочистых веществ РАН им. Г. Г. Девятых, г. Нижний Новгород, e-mail: lazukina@ihps-nnov.ru.

1. Плотниченко В.Г., Чурбанов М.Ф. Совместные разработки ИХВВ РАН И НЦВО РАН по халькогенидным волоконным световодам для среднего ИК диапазона // ВКВО-2019 Всероссийская конференция по волоконной оптике; Пермь, Россия, 2019 // Фотон-экспресс-наука 2019: спецвыпуск. – 2019. – № 6 (158). – С. 142.

2. Kao K.C., Hockham G.A. Dielectric-Fibre Surface Waveguides for Optical Frequencies // Proceeding IEE. – 1966. – Vol. 113. – №7. – P. 1151–1158.

3. Williams D., Kao K.C. Pulse communication along glass fibers // Proceeding. IEEE. – 1968. – Vol. 56. – № 2. – P. 197–198.

4. Kapron F.P., Keck D.B., Maurer R.D. Radiation Losses in Glass Optical Waveguides // Applied Physics Letters. – 1970. – Vol. 17. – P. 423–425.

5. Дианов Е.М. Волоконная оптика: сорок лет, которые изменили мир» // Фотон-Экспресс. – 2010. – № 8 (81). – С. 27–30.

6. Lines M.E. Scattering losses in optic fiber materials. II. Numerical estimates // Journal of Applied Physics. – 1984. – Vol. 55. – №11. – P. 4058–4063.

7. Savage J.A. Materials for Infrared Fibre Optics // Materials Science Reports. – 1987. – №. 2. – P. 99–138.

8. Горюнова Н.А., Коломиец Б.Т. Свойства и структура тройных полупроводниковых систем // // Журнал технической физики. – 1955. – Вып. 25. – № 6. – С. 984–994.

9. Горюнова Н.А., Коломиец Б.Т. // Изв. АН СССР. Сер. физич. – 1956. – Т. 20, № 12. – С. 1496–1500.

10. Saito M., Kikuchi K. Infrared Optical Fiber Sensors // Optical Review. – 1997. – Vol. 4. – № 5. – P. 527–538.

11. Оценка минимальных оптических потерь в халькогенидных стеклах / E.M. Дианов, М.Ю. Петров, В.Г. Плотниченко, В.К. Сысоев // Квантовая электроника. – 1982. – Т. 9, № 4. – С. 798–800. 12. High purity arsenic-sulfide glasses and fibers with minimum attenuation of 12 dB/km // G.E. Snopatin, M.F. Churbanov, A.A. Pushkin, V.V. Gerasimenko, E.M. Dianov, V.G. Plotnichenko // Optoelectronics and Advanced Materials – Rapid Communications. – 2009. – Vol. 3, № 7. – P. 669–671.

13. Recent advances in preparation of high-purity glasses based on arsenic chalcogenides for fiber optics / M.F. Churbanov, G.E. Snopatin, V.S. Shiryaev, V.G. Plotnichenko, E.M. Dianov // Journal of Non-Crystalline Solids. – 2010. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2010.11.057.

14. Снопатин Г.Е. Физико-химические основы расплавного получения высокочистых халькогенидных стекол и волоконных световодов: автореф. дис. … д-ра хим. наук. – Н. Новгород, 2013.

15. Высокочистые стекла систем As-S-Se- и As-Se-Te и световоды на их основе / М.Ф. Чурбанов, В.С. Ширяев, А.И. Сучков, А.А. Пушкин, В.В. Герасименко, Р.М. Шапошников, Е.М. Дианов, В.Г. Плотниченко, В.В. Колташев, Ю.Н. Пырков, Ж. Люка, Ж.-Л. Адам // Неорганические материалы. – 2007. – Т. 43. – № 4. – С. 506–512.

16. Xiushan Zhu, Peyghambarian N. High-power ZBLAN glass fiber lasers: Review and prospect // Advances in OptoElectronics. – 2010. – Article ID 501956. DOI:10.1155/2010/501956.

17. Kurlov V.N., Belenko S.V. Growth of Sapphire Shaped Crystals with Continuously Modulated Dopants // Journal of Crystal Growth. – 1998. – Vol. 191. – № 4. – P. 779–782.

18. Шмыгалев А.С. Экспериментальное исследование теплопереноса инфракрасными галогенидсеребряными световодами: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Екатеринбург, 2018.

19. Колядин А.Н. Полые волоконные световоды // Прикладная фотоника. – 2021. – Т. 8. – № 4. – С. 36–92.

20. Дианов Е.М., Плотниченко В.Г. Инфракрасные волоконные световоды. – М.: Знание, 1991.

21. All-optical carbon dioxide remote sensing using rare earth doped chalcogenide fibers / F. Starecki, A. Brauda, J.-L. Doualana, J. Ari, C. Boussard-Plédel, K. Michel, V. Nazabal, P. Camy // Optics and Lasers in Engineering. – 2019. – Vol. 122. – P. 328–334.

22. Infrared fibers for defense against MANPAD systems / J.S. Sanghera, L.E. Busse, I.D. Aggarwal, F. Chenard // Proceedings «Defense and Security». – 2005. – Vol. 5781: Optics and Photonics in Global Homeland Security. – Orlando, Florida, United States.

23. Sporea D. Optical Fiber Sensors in Ionizing Radiation Environments. – Handbook of Optical Fiber edited Peng G.-D. Singapore: Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2019.

24. Томашук А.Л. Волоконно-оптические дозиметры // ФотонЭкспресс. – 2005. – №7. – С. 53–55.

25. Bowden M. The Development of a Laser Detonator System / // PhD Thesis. – 2014. – Cranfield University Defense College of Management and Technology Department of Materials and Applied Sciences. – P. 259.

26. Ollivier M. Towards the spectroscopic analysis of Earthlike planets: the DARWIN/TPF project // C.R. Physique. – 2007. – Vol. 8. – P. 408–414.

27. Оптические материалы и волоконные световоды в экспериментах на импульсных ядерных реакторах / В.В. Горбунов, Л.Е. Довбыш, С.П. Мельников, А.В. Синицын // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика ядерных реакторов. – 2017. – № 4. – С. 86–100.

28. Overview of radiation induced point defects in silica-based optical fibers / S. Girard, A. Alessi, N. Richard [et al.] // Reviews in Physics. – 2019. – №4. – 100032. – P. 1–18.

29. Получение радиационно-стойких волоконных световодов на основе высокочистого кварцевого стекла / А.Н. Гурьянов, П.Ф. Кашайкин, М.Ю. Салганский, А.Л. Томашук // Ядерные технологии: от исследований к внедрению – 2019: сб. материалов науч.-практ. конф. – Н. Новгород, 2019.

30. Оптические свойства волокон на основе As2S3 в диапазоне длин волн 0,8–8 мкм / А.М. Андриеш, О.В. Большаков, И.П. Куляк [и др.] // Аморфные полупроводники-84: тр. междунар. конф. Т. 2. – Габрово, 1984. – С. 244–246.

31. Стабильность ОВ на основе ХСП в условиях большими дозами нейтронов / А.М. Андриеш, Ю.А. Быковский, Ю.В. Бородакий. А.Ф. Кожин, А.В. Миронос, В.Л. Смирнов, В.В. Пономарь // Письма в ЖТФ. – 1984. – Т. 10, № 9. – С. 547–549.

32. Оптические потери в волокнах из As – S в области 0,8–1,6 мкм / А.М. Андриеш, Е.В. Кулаков, И.П. Куляк, В.В. Пономарь, А.С. Смирнова // Квантовая электроника. – 1985. – Т. 12, №9. – С. 1981–1983.

33. Влияние радиационного воздействия на оптические свойства ХСП-волокон / А.Я. Винокуров, А.Я. Гаркавенко, Л.И. Литинская, А.В. Миронос, А.М. Родин // Автометрия. – 1988. – № 5. – С. 28–31.

34. Влияние электронного облучения на оптические потери волоконных световодов из халькогенидных стекол / Л.И. Литинская, Н.В. Радыгина, И.В. Скрипачев, В.А. Шипунов // Высокочистые вещества. – 1990. – № 4. – С. 215–216.