Archive

Создан и исследован волоконный источник ультракоротких импульсов (УКИ) с мощным гибридным усилителем на основе соединенных последовательно эрбиевого и эрбий-иттербиевого световодов с двойной оболочкой и увеличенным диаметром моды, накачка которого осуществлялась многомодовыми лазерными диодами на длине волны 976 нм. Импульсы с выхода мощного усилителя на центральной длине волны около 1,56 мкм длительностью ~200 пс и энергией до 21,9 мкДж, следующие с частотой 198,5 кГц, сжимались с помощью компрессора на основе пары объемных поляризационно-независимых дифракционных решеток, работающих на пропускание, с эффективностью ≈73 %. Достигнута минимальная длительность сжатых импульсов 742 фс, при этом их максимальная энергия и пиковая мощность составили 15,8 мкДж и ≈13 МВт соответственно (максимальная средняя мощность – 3,14 Вт) на центральной длине волны 1,56 мкм в пучке с гауссовым профилем и измеренными параметрами качества М_х² = 1,58 и М_у² = 1,38. При накачке импульсами эрбиевого волоконного источника различной длительности реализовано ВКР-преобразование 1,56 мкм → 1,71 мкм в полом револьверном световоде с сердцевиной диаметром 75 мкм, заполненной молекулярным водородом. Получены импульсы с максимальной энергией около 200 нДж на длине волны 1,71 мкм. Разработанный источник УКИ может быть полезен при создании перспективных систем прецизионной обработки прозрачных материалов, в особенности кремния, а также для других применений, в которых требуются высокая энергия и пиковая мощность импульсов ультракороткой длительности.

Ключевые слова: усиление чирпированных импульсов, эрбиевый усилитель, фемтосекундный импульс, полый световод, вынужденное комбинационное рассеяние.

Крылов А.А.
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории полых волоконных световодов, обособленное подразделение «Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова» Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», г. Москва, e-mail: krylov@fo.gpi.ru.

Сенаторов А.К.
Научный сотрудник Лаборатории технологии волоконных световодов, обособленное подразделение «Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова» Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», г. Москва, e-mail: sen@fo.gpi.ru.

Гладышев А.В.
Кандидат физико-математических наук, заведующий Лабораторией полых волоконных световодов, обособленное подразделение «Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова» Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», г. Москва, e-mail: alexglad@fo.gpi.ru.

Яценко Ю.П.
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Лаборатории полых волоконных световодов, обособленное подразделение «Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова» Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», г. Москва, e-mail: yuriya@fo.gpi.ru.

Косолапов А.Ф.
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Лаборатории технологии волоконных световодов, обособленное подразделение «Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова» Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», г. Москва, e-mail: kaf@fo.gpi.ru.

Колядин А.Н.
Кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник Лаборатории полых волоконных световодов, обособленное подразделение «Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова» Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», г. Москва, e-mail: antonkolyadin@gmail.com.

Худяков М.М.
Кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник Лаборатории специальных волоконных световодов, обособленное подразделение «Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова» Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», г. Москва, e-mail: dangel.74@gmail.com.

Лихачев М.Е.
Кандидат физико-математических наук, заведующий Лабораторией специальных волоконных световодов, обособленное подразделение «Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова» Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», г. Москва, e-mail: likhachev@fo.gpi.ru.

Буфетов И.А.
Доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, ведущий научный сотрудник Лаборатории полых волоконных световодов, обособленное подразделение «Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова» Федерального исследовательского центра «Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук», г. Москва, e-mail: iabuf@fo.gpi.ru.

1. Zhao W., Hu X., Wang Y. Femtosecond-pulse fiber based amplification techniques and their applications // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. – 2014. – Vol. 20, № 5. – Р. 512–524.

2. Generation, optimization, and application of ultrashort femtosecond pulse in mode-locked fiber lasers / Y. Han, Y. Guo, B. Gao, C. Ma, R. Zhang, H. Zhang // Progress in Quantum Electronics. – 2020. – Vol. 71. – Р. 100264.

3. High-performance fiber-laser-based terahertz spectrometer / D. Stehr, C.M. Morris, C. Schmidt, M.S. Sherwin // Opt. Lett. – 2010. – Vol. 35, № 22. – Р. 3799–3801.

4. Multimodal imaging platform for optical virtual skin biopsy enabled by a fiber-based two-color ultrafast laser source / H.-Y. Chung, R. Greinert, F.X. Kartner, G. Chang // Biomed. Optics Express. – 2019. – Vol. 10, № 2. – Р. 514–525.

5. Miniature fiber-optic multiphoton microscopy system using frequency-doubled femtosecond Er-doped fiber laser / L. Huang, A.K. Mills, Y. Zhao, D.J. Jones, S. Tang // Biomed. Optics Express. – 2016. – Vol. 7, № 5. – Р. 1948–1956.

6. Macklin J.J., Kmetec J.D., Gordon C.L. High-order harmonic generation using intense femtosecond pulses // Phys. Rev. Lett. – 1993. – Vol. 70, № 6. – Р. 766–769.

7. Sugioka K., Cheng Y. Ultrafast lasers-reliable tools for advanced materials processing // Light Sci. Appl. – 2014. – Vol. 3, № 4. – P. e149.

8. Ultrafast fiber laser platform for advanced materials processing / M. Mielke, D. Gaudiosi, K. Kim, M. Greenberg, X. Gu, R. Cline, X. Peng, M. Slovick, N. Allen, M. Manning, M. Ferrel, N. Prachayaamorn, S. Sapers // Journal of Laser Micro/Nanoengineering. – 2010. – Vol. 5. – Р. 53–58.

9. Pulse and amplifier dynamics in high energy fiber optic ultrashort pulse laser systems / M. Mielke, D. Gaudiosi, K. Kim, T. Yilmaz, M. Greenberg, S. Tong, X. Gu, M. Geusen, R. Cline, M. Slovick, N. Allen, M. Manning, B. Schuler, S. Sapers // Proc. of SPIE. – 2009. – Vol. 7214.

10. Femtosecond laser bone ablation with a high repetition rate fiber laser source / L.J. Mortensen, C. Alt, R. Turcotte, M. Masek, T.-M. Liu, D.C. Côté, C. Xu, G. Intini1, C.P. Lin // Biomed. Optics Express. – 2014. – Vol. 6, № 1. – Р. 32–42.

11. Microjoule femtosecond fiber laser at 1.6 μm for corneal surgery applications / F. Morin, F. Druon, M. Hanna, P. Georges // Optics Letters – 2009. – Vol. 34, № 13. – Р. 1991–1993.

12. Streltsov A.M., Borrelli N.F. Study of femtosecond-laser-written waveguides in glasses // J. Opt. Soc. Am. B. – 2002. – Vol. 19, № 10. – Р. 2496–2504.

13. Bricchi E., Klappauf B.G., Kazansky P.G. Form birefringence and negative index change created by femtosecond direct writing in transparent materials // Optics Letters. – 2004. – Vol. 29, № 1. – Р. 119–121.

14. Ultrafast laser processing of materials: from science to industry / M. Malinauskas, A. Žukauskas, S. Hasegawa, Y. Hayasaki, V. Mizeikis, R. Buividas, S. Juodkazis // Light: Science & Applications. – 2016. – Vol. 5, № 8. – Р. e16133.

15. In-volume structuring of silicon using picosecond laser pulses / H. Kammer, G. Matthaus, S. Nolte, M. Chanal, O. Uteza, D. Grojo // Applied Physics A. – 2018. – Vol. 124, № 4. – Р. 302.

16. Femtosecond laser written waveguides deep inside silicon / I. Pavlov, O. Tokel, S. Pavlova, V. Kadan, G. Makey, A. Turnali, Ö. Yavuz, F. Ö. Ilday // Optics Letters. – 2017. – Vol. 42, № 15. – Р. 3028–3031.

17. Monolithic fiber chirped pulse amplification system for millijoule femtosecond pulse generation at 1.55 μm / X. Peng, K. Kim, M. Mielke, S. Jennings, G. Masor, D. Stohl, A. Chavez-Pirson, D.T. Nguyen, D. Rhonehouse, J. Zong, D. Churin, N. Peyghambarian // Optics Express. – 2014. – Vol. 22, № 3. – Р. 2459–2464.

18. Kane S., Squier J. Grating compensation of third-order material dispersion in the normal dispersion regime: sub–100-fs chirped-pulse amplification using a fiber stretcher and grating-pair compressor // IEEE Journal of Quantum Electronics. – 1995. – Vol. 31, № 11. – Р. 2052–2057.

19. Chirped-pulse amplification near the gain-narrowing limit of Yb-doped fiber using a reflection grism compressor / L. Kuznetsova, F.W. Wise, S. Kane, J. Squier // Appl. Phys. B. – 2007. – Vol. 88, № 4. – Р. 515–518.

20. High-power all-fiber femtosecond chirped pulse amplification based on dispersive wave and chirped-volume Bragg grating / R. Sun, D. Jin, F. Tan, S. Wei, C. Hong, J. Xu, J. Liu, P. Wang // Optics Express. – 2016. – Vol. 24, № 20. – Р. 22806–22812.

21. High peak-power monolithic femtosecond ytterbium fiber chirped pulse amplifier with a spliced-on hollow core fiber compressor / A.J. Verhoef, K. Jespersen, T.V. Andersen, L. Grüner-Nielsen, T. Flöry, L. Zhu, A. Baltuška, A. Fernández // Optics Express. – 2014. – Vol. 22, № 14. – Р. 16759–16766.

22. Shah L., Fermann M. High-power ultrashort-pulse fiber amplifiers // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. – 2007. – Vol. 13, № 3. – Р. 552–558.

23. Triple-clad optical fibre for pulse stretching / K.K. Bobkov, A.E. Levchenko, M.Yu. Salganskii, D.V. Ganin, A.D. Lyashedko, D.V. Khudyakov, M.E. Likhachev // Quantum Electronics. – 2021. – Vol. 51, № 10. – Р. 894–900.

24. Fiber-lasers for ultrafast optics / M.E. Fermann, A. Galvanauskas, G. Sucha, D. Harter // Appl. Phys. B. – 1997. – Vol. 65, № 2. – Р. 259–275.

25. Er-fiber laser enabled, energy scalable femtosecond source tunable from 1.3 to 1.7 μm / H.-Y. Chung, W. Liu, Q. Cao, F.X. Kartner, G. Chang // Optics Express. – 2017. – Vol. 25, № 14. – Р. 15760–15771.

26. All-fiber chirped-pulse amplifier emitting 670 fs pulses with 92 MW peak power / K.K. Bobkov, D.S. Lipatov, M.Yu. Salgansky, A.N. Guryanov, M.M. Bubnov, and M.E. Likhachev // IEEE Photonics Technology Letters. – 2022. – Vol. 34, № 18. – Р. 977–980.

27. Imeshev G., Hartl I., Fermann M.E. Chirped pulse amplification with a nonlinearly chirped fiber Bragg grating matched to the Treacy compressor // Optics Letters. – 2004. – Vol. 29, № 7. – Р. 679–681.

28. Treacy E.B. Optical pulse compression with diffraction gratings // IEEE Journal of Quantum Electronics. – 1969. – Vol. 5, № 9. – Р. 454–458.

29. Kuznetsova L., Wise F.W. Scaling of femtosecond Yb-doped fiber amplifiers to tens of microjoule pulse energy via nonlinear chirped pulse amplification // Optics Letters. – 2007. – Vol. 32, № 18. – Р. 2671–2673.

30. Galvanauskas A. Mode-scalable fiber-based chirped pulse amplification systems // IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics. – 2001. – Vol. 7, № 4. – Р. 504–517.

31. High energy femtosecond Yb cubicon fiber Amplifier / L. Shah, Z. Liu, I. Hartl, G. Imeshev, G.C. Cho, M.E. Fermann // Optics Express. – 2005. – Vol. 13, № 12. – Р. 4717–4722.

32. Compensation of nonlinear phase shifts with third-order dispersion in short-pulse fiber Amplifiers / S. Zhou, L. Kuznetsova, A. Chong, F.W. Wise // Optics Express. – 2005. – Vol. 13, № 13. – Р. 4869–4877.

33. Perry M.D., Ditmire T., Stuart B.C. Self-phase modulation in chirped-pulse amplification // Optics Letters – 1994. – Vol. 19, № 24. – Р. 2149–2151.

34. The impact of spectral modulations on the contrast of pulses of non-linear chirped-pulse amplification systems / D.N. Schimpf, E. Seise, J. Limpert, A. Tunnermann // Optics Express. – 2008. – Vol. 16, № 14. – Р. 10664–10674.

35. Large-mode-area Er-doped fiber chirped-pulse amplification system for high-energy sub-picosecond pulses at 1.55 μm / T. Yilmaz, L. Vaissie, M. Akbulut, D.M. Gaudiosi, L. Collura, T.J. Booth, J.C. Jasapara, M.J. Andrejco, A.D. Yablon, C. Headley, D.J. DiGiovanni // Proc. SPIE. – 2008. – Vol. 6873. – Р. 68731I.

36. 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 // Optics Letters. – 2020. – Vol. 45, № 7. – Р. 1782–1785.

37. In vivo three-photon microscopy of subcortical structures within an intact mouse brain / N.G. Horton, K. Wang, D. Kobat, C.G. Clark, F.W. Wise, C.B. Schaffer, C. Xu // Nature Photonics. – 2013. – Vol. 7, № 3. – Р. 205–209.

38. All-fiber high-power 1700 nm femtosecond laser based on optical parametric chirped-pulse amplification / Y. Qin, O. Batjargal, B. Cromey, K. Kieu // Optics Express. – 2020. – Vol. 28, № 2. – Р. 2317–2325.

39. Deep-brain 2-photon fluorescence microscopy in vivo excited at the 1700 nm window / H. Cheng, S. Tong, X. Deng, H. Liu, Y. Du, C. He // Opt. Lett. – 2019. – Vol. 44, № 17. – Р. 4432–4435.

40. Wavelength optimization in femtosecond laser corneal surgery / C. Crotti, F. Deloison, F. Alahyane, F. Aptel, L. Kowalczuk, J.M. Legeais, D.A. Peyrot, M. Savoldelli, K. Plamann // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. – 2013. – Vol. 54, № 5. – Р. 3340–3349.

41. High peak-power and narrow-linewidth all-fiber Raman nanosecond laser in 1.65 μm waveband / T. Yin, Z. Qi, F. Chen, Y. Song, S. He // Opt. Express. – 2020. – Vol. 28, № 5. – Р. 7175–7181.

42. NALM-based bismuth-doped fiber laser at 1.7 μm / A. Khegai, M. Melkumov, K. Riumkin, V. Khopin, S. Firstov, E. Dianov // Opt. Lett. – 2018. – Vol. 43, № 5. – Р. 1127–1130.

43. 1.7 μm figure-9 Tm-doped ultrafast fiber laser / Z.-W. Lin, J.-X. Chen, T.-J. Li, Z.-Y. Zhan, M. Liu, C. Li, A.-P. Luo, P. Zhou, W.-C. Xu, Z.-C. Luo // Optics Express. – 2022. – Vol. 30, № 18. – Р. 32347–32354.

44. Revolver hollow core optical fibers / I.A. Bufetov, A.F. Kosolapov, A.D. Pryamikov, A.V. Gladyshev, A.N. Kolyadin, A.A. Krylov, Y.P. Yatsenko, A.S. Biriukov // Fibers. – 2018. – Vol. 6, № 2. – Р. 39.

45. Spence D.J. Spectral effects of stimulated Raman scattering in crystals // Progress in Quantum Electronics. – 2017. – Vol. 51. – Р. 1–45.

46. Ottusch J.J., Rockwell D.A. Measurement of Raman gain coefficients of hydrogen, deuterium, and methane // IEEE Journal of Quant. Electr. – 1988. – Vol. 24, № 10. – Р. 2076–2080.

47. A picosecond Raman fiber-optic laser with a wavelength of 2.84 μm / A.A. Krylov, A.V. Gladyshev, A.K. Senatorov, Yu.P. Yatsenko, A.N. Kolyadin, A.F. Kosolapov, M.M. Khudyakov, M.E. Likhachev, I.A. Bufetov // Bulletin of the Lebedev Physics Institute. – 2022. – Vol. 49, № 1. – Р. S7–S20.

48. Efficient 1.9-μm Raman generation in a hydrogen-filled hollow-core fibre / A.V. Gladyshev, A.N. Kolyadin, A.F. Kosolapov, Yu.P. Yatsenko, A.D. Pryamikov, A.S. Biriukov, I.A. Bufetov, E.M. Dianov // Quantum Electronics – 2015. – Vol. 45, № 9. – Р. 807–812.

49. Leonov S.O., Voropaev V.S., Krylov A.A. Pump- and tempera-
ture-induced repetition frequency response study in hybrid mode-locked erbium fiber laser with distributed polarizer // Applied Physics B. – 2019. –
Vol. 125, № 3. – Р. 39.

50. Fleming J.W. Dispersion in GeO2 –SiO2 glasses // Applied Optics. – 1984. – Vol. 23, № 24. – Р. 4486–4493.

51. Fibre-optic 100 fs pulse amplification and transmission system in the telecom range / A.A. Krylov, S.G. Sazonkin, A.F. Kosolapov, A.D. Pryamikov, A.N. Kolyadin, I.A. Bufetov // Quantum Electron. – 2018. – Vol. 48, № 7. – Р. 589–595.

52. Submicrojoule femtosecond erbium-doped fibre laser for the generation of dispersive waves at submicron wavelengths / L.V. Kotov, M.Yu. Koptev, E.A. Anashkina, S.V. Muravyev, A.V. Andrianov, M.M. Bubnov, A.D. Ignat’ev, D.S. Lipatov, A.N. Gur’yanov, M.E. Likhachev, A.V. Kim // Quantum Electronics. – 2014. – Vol. 44, № 5. – Р. 458–464.

53. Determination of the inertial contribution to the nonlinear refractive index of air, N2 , and O2 by use of unfocused high-intensity femtosecond laser pulses / E.T.J. Nibbering, G. Grillon, M.A. Franco, B.S. Prade, A. Mysyrowicz // J. Opt. Soc. Am. B. – 1997. – Vol. 14, № 3. – Р. 650–660.

54. Goda K., Jalali B. Dispersive Fourier transformation for fast continuous single-shot measurements // Nature Photonics. – 2013. – Vol. 7, № 2. – Р. 102–112.

55. Coherence and shot-to-shot spectral fluctuations in noise-like ultrafast fiber lasers / A.F.J. Runge, C. Aguergaray, N.G.R. Broderick, M. Erkintalo // Optics Letters. – 2013. – Vol. 38, № 21. – Р. 4327–4330.

56. Fermann M.E., Hartl I. Ultrafast fiber laser technology // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. – 2009. – Vol. 15, № 1. – Р. 191–206.

57. Martinez O.E. Grating and prism compressors in the case of finite beam size // J. Opt. Soc. Am. B. – 1986. – Vol. 3, № 7. – Р. 929–934.

58. Simulation of grating compressor misalignment tolerances and mitigation strategies for chirped-pulse–amplification systems of varying band-widths and beam sizes / B. Webb, M.J. Guardalben, C. Dorrer, S. Bucht, J. Bromage // Applied Optics. – 2019. – Vol. 58, № 2. – Р. 234–243.

59. Mid-infrared 10-μJ-level sub-picosecond pulse generation via stimulated Raman scattering in a gas-filled revolver fiber / A. Gladyshev, Y. Yatsenko, A. Kolyadin, V. Kompanets, I. Bufetov // Opt. Materials Express. – 2020. – Vol. 10, № 12. – Р. 3081–3089.

60. Visible to mid-infrared supercontinuum initiated by stimulated Raman scattering of 1.03 μm ultrashort pulses in a gas-filled silica fiber / A. Gladyshev, Y. Yatsenko, A. Kolyadin, I. Bufetov // Photonics. – 2022. – Vol. 9, № 12. – Р. 997.

В работе исследованы спектральные и временные характеристики халькогенидного волоконного лазера, легированного Ce³⁺ и накачиваемого непрерывным лазером на Fe²⁺:ZnSe.

Ключевые слова: халькогенидные оптические световоды, трёхвалентный церий, волоконный лазер среднего ИК-диапазона.

Галаган Б.И.
Кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва, e-mail: galagan@ran.gpi.ru.

Вельмужов А.П.
Кандидат химический наук, старший научный сотрудник Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН, г. Нижний Новгород, e-mail: tej4@mail.ru.

Денкер Б.И.
Доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва, e-mail: denker@lst.gpi.ru.

Колташев В.В.
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Научного центра волоконной оптики им. Е.М. Дианова, Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва, e-mail: kvv@fo.gpi.ru.

Плотниченко В.Г.
Доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова, г. Москва, e-mail: v.plotnichenko@gmail.com.

Сверчков С.Е.
Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва, e-mail: glasser@lst.gpi.ru.

Снопатин Г.Е.
Кандидат химический наук, старший научный сотрудник Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН, г. Нижний Новгород, e-mail: snopatin@ihps-nnov.ru.

Суханов М.В.
Кандидат химический наук, старший научный сотрудник Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН, г. Нижний Новгород, e-mail: mrmaks@yandex.ru.

Фролов М.П.
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, г. Москва, e-mail: frolovmp@x4u.lebedev.ru.

1. Comparison of 4.5–6 μm luminescent and lasing properties of rare earth dopants in chalcogenide glasses / M.F. Churbanov, B.I. Denker, B.I. Galagan, V.V. Koltashev, V.G. Plotnichenko, M.V. Sukhanov, S.E. Sverchkov, A.P. Velmuzhov // Journal of Luminescence. – 2022. – Vol. 245. – P. 118756.

2. Cascade sensitization of mid-infrared Ce³⁺ luminescence by Dy³⁺ ions in selenide glass / M.F. Churbanov, B.I. Denker, B.I. Galagan, V.V. Koltashev, V.G. Plotnichenko, M.V. Sukhanov, S.E. Sverchkov, A.P. Velmuzhov // Journal of Luminescence. – 2021. – Vol. 231. – P. 117809.

3. Mid-infrared laser performance of Ce³⁺ -doped selenide glass / P. Fjodorow, M.P. Frolov, S.O. Leonov, B.I. Denker, B.I. Galagan, S.E. Sverchkov, V.V. Koltashev, V.G. Plotnichenko, M.V. Sukhanov, A.P. Velmuzhov // Optics express. – 2021. – Vol. 29, № 17. – P. 27674–27682.

4. Room temperature mid-infrared fiber lasing beyond 5 μm in chalcogenide glass small-core step index fiber / J.J. Nunes, Ł. Sojka, R.W. Crane, D. Furniss, Z.Q. Tang, D. Mabwa, B. Xiao, T.M. Benson, M. Farries, N. Kalfagiannis, E. Barney, S. Phang, A.B. Seddon, S. Sujecki // Optics Letters. – 2021. – Vol. 46, № 15. – P. 3504–3507.

В работе рассмотрены методы и подходы к созданию элементной базы для халькогенидных волоконных лазеров. Приводятся результаты исследований по записи Брэгговских решёток и сварки световодов.

Ключевые слова: халькогенидные оптические световоды, брэгговские решётки, сварка световодов.

Борисова Е.В.
Младший научный сотрудник Российского квантового центра, г. Москва, e-mail: Ekaterina21333@yandex.ru.

Галаган Б.И.
Кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва, e-mail: galagan@ran.gpi.ru.

Жлуктова И.В.
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва, e-mail: zhluktova@kapella.gpi.ru.

Колташев В.В.
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Научного центра волоконной оптики им. Е.М. Дианова, Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва, e-mail: kvv@fo.gpi.ru.

Поносова А.А.
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Российского квантового центра; научный сотрудник Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва, e-mail: nastya-aleksi@mail.ru.

Сверчков С.Е.
Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва, e-mail: glasser@lst.gpi.ru.

Представлено теоретическое и экспериментальное исследование волоконно-оптического полностью стеклянного микротермометра на основе интерферометра Фабри–Перо. Интерферометр изготовлен путем нанесения боросиликатного стекла на сколотый торец стандартного телекоммуникационного одномодового оптического волокна с помощью микрокузницы. По результатам экспериментальных исследований спектральная чувствительность изготовленного интерферометра составила порядка 40 пм/°C. Представлена и верифицирована математическая модель интерферометра Фабри–Перо на основе метода матриц рассеяния и передачи, позволяющая вычислять спектральный отклик интерферометра с произвольными параметрами структуры.

Ключевые слова: волоконно-оптический датчик температуры, волоконный интерферометр Фабри–Перо, микротермометр.

Аглиуллин Т.А.
Кандидат технических наук, доцент кафедры радиофотоники и микроволновых технологий, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ, Казань, e-mail: taagliullin@mail.ru.

Самигуллин Д.В.
Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией биофизики синаптических процессов, Казанский институт биохимии и биофизики ФИЦ, Казанский научный центр РАН, Казань, e-mail: samid75@mail.ru.

Сахабутдинова Л.А.
Студент, Казанский инновационный университет им. В.Г. Тимирясова, Казань, e-mail: lyaisan.sahabutdinova@gmail.com.

Каид М.Р.Т.М.
Аспирант, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ, Казань, e-mail: mkaid103@gmail.com.

Валеев Б.И.
Студент, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ, Казань, e-mail: kje.student@mail.ru.

1. Highly sensitive temperature sensor of fiber bragg grating on PbS-doped silica optical fiber / X. Pan, Y. Dong, J. Wen, Y. Huang, C. Deng, T. Wang // 26th International Conference on Optical Fiber Sensors, (OFS-26). Optica Publishing Group. – 2018. – Paper ThE1.

2. High-sensitivity temperature sensor based on long-period fiber grating / J. Ruan [et al.] // Optoelectronics Letters. – 2008. – Vol. 4, № 2. – P. 114–116.

3. Grattan K.T.V., Zhang Z.Y. Fiber optic fluorescence thermometry // Topics in Fluorescence Spectroscopy: Probe Design and Chemical Sensing / ed. J.R. Lakowicz. – Boston, MA: Springer US. – 1994. – P. 335–376.

4. Li J., Zhang M. Physics and applications of Raman distributed optical fiber sensing // Light: Science & Applications. – 2022. – Vol. 11, № 1. – P. 128.

5. Lee C.E., Taylor H.F. Fiber-optic Fabry–Perot temperature sensor using a low-coherence light source // Journal of Lightwave Technology. – 1991. – Vol. 9, № 1. – P. 129–134.

6. Interferometric fiber-optic temperature sensor with spiral polarization couplers / R. Cortés [et al.] // Optics Communications. – 1998. – Vol. 154, № 5. – P. 268–272.

7. High-temperature sensor based on Fabry–Perot interferometer in microfiber tip / Z. Chen [et al.] // Sensors. – 2018. – Vol. 18. – № 1. – P. 202.

8. Liu G., Han M., Hou W. High-resolution and fast-response fiber-optic temperature sensor using silicon Fabry–Pérot cavity // Optics Express. – 2015. – Vol. 23, № 6. – P. 7237–7247.

9. Highly sensitive PDMS-filled Fabry–Perot interferometer temperature sensor based on the Vernier effect / L. Hou [et al.] // Applied Optics. – 2019. – Vol. 58, № 18. – P. 4858–4865.

10. Ultrasensitive temperature sensor with cascaded fiber optic Fabry–Perot interferometers based on Vernier effect / J. Zhang [et al.] // IEEE Photonics Journal. – 2018. – Vol. 10, № 5. – P. 1–11.

11. Cao K., Liu Y., Qu S. Compact fiber biocompatible temperature sensor based on a hermetically-sealed liquid-filling structure // Optics Express. – 2017. – Vol. 25, № 24. – P. 29597–29604.

12. Applicability limits of the end face fiber-optic gas concentration sensor, based on Fabry-Perot interferometer / S.M.R.H. Hussein [et al.] // Karbala International Journal of Modern Science. – 2022. – Vol. 8, № 3. – P. 339–355.

13. Fano-type resonance structures based on combination of fiber Bragg grating with Fabry-Perot interferometer / A.Zh. Sakhabutdinov [et al.] // Karbala International Journal of Modern Science. – 2023. – Vol. 9, № 1.

14. Transfer-matrix approach to determining the linear response of all-fiber networks of cavity-QED systems / N. Német [et al.] // Physical Review Applied. – 2020. – Vol. 13, № 6. – P. 064010.

15. Standard glass capillaries for laboratory research [Электронный ресурс]. – URL: https://www.wpiinc.com/var-1953-standard-glass-capillaries.html (дата обращения: 28.07.2023).

16. Sutter instrument company – P-97 flaming/brown micropipette puller [Электронный ресурс]. – URL: https://www.sutter.com/ MICROPIPETTE/p-97.html (дата обращения: 28.07.2023).

17. Фонбрюн П. Методы микроманипуляции: пер. с франц. – М.: Иностранная лит-ра, 1951. – 168 с.

18. Algorithm of FBG spectrum distortion correction for optical spectra analyzers with CCD elements / V. Anfinogentov [et al.] // Sensors. – 2021. – Vol. 21, № 8. – P. 2817.

Представлены конструкция и результаты испытаний волоконно-оптического диэлектрического датчика температуры, предназначенного для использования в условиях воздействия внешнего электромагнитного поля и агрессивных сред.

Ключевые слова: волоконно-оптический датчик температуры, волоконная брэгговская решетка, электромагнитное поле, температурные испытания, абсолютная погрешность.

Брезгина А.М.
Аспирантка кафедры, инженер-конструктор 2-й категории ООО «Инверсия-Сенсор», ЛИНС Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ», e-mail: brezgina@i-sensor.ru.

Ризванов Д.Г.
Начальник КБ по датчикам на основе ВБР ООО «Инверсия-Сенсор», г. Пермь, e-mail: rizvanov@i-sensor.ru.

Созонов Н.С.
Инженер-конструктор 2-й категории ООО «Инверсия-Сенсор», г. Пермь, e-mail: sozonov@i-sensor.ru.

Оглезнев А.А.
Технический директор ООО «Инверсия-Сенсор», г. Пермь, e-mail: ogleznev@i-sensor.ru.

Перминов А.В.
Доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой «Общая физика» Пермского национального исследовательского политехнического университета, г. Пермь, e-mail: perminov1973@mail.ru.

1. Русов В.А. Мониторинг сухих и маслонаполненных распределительны трансформаторов 6-35 кВ в условиях цифровых подстанций // Энергоэксперт. – 2019. – № 1(69). – С. 44–47.

2. Контроль температуры и геометрии шин обмоток силовых трансформаторов. Постановка задачи научных исследований / В.А. Иваненко, И.И. Нуреев, А.Ж. Сахабутдинов, Рус.Ш. Мисбахов, В.И. Артемьев, А.М. Телишев // Электроника, фотоника и кибер-физические системы. – 2022. – Т. 2, № 4. – С. 79–85.

3. Чичев С.И., Глинкин Е.И. Новое применение оптического волокна в температурном мониторинге обмоток силовых трансформаторов // Вестник ТГУ. – 2011. – Т. 16, вып. 2. – С. 493–495.

4. Лазарев Г., Габриелян Ю., Новаковский А. Применение оптоволоконных систем для прямого измерения температуры высоковольтных силовых трансформаторов // Силовая электроника. – 2007. – № 4. – С. 92–95.

5. Optical fiber sensor-based detection of partial discharges in power transformers / Jiangdong Denga, Hai Xiaob, Wei Huoa, Ming Luob, Russ Maya, Anbo Wanga, Yilu Liua // Optics & Laser Technology. – 2001. – Vol. 33, № 5. – Р. 305–311.

6. A novel GIS partial discharge detection sensor with integrated optical and UHF methods [Электронный ресурс] / Junhao Li, Xutao Han, Zehui Liu, Xiu Yao. – URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/7776945 (дата обращения: 18.04.2022).

7. Distributed partial discharge detection in a power transformer based on phase-shifted FBG [Электронный ресурс] / M.A. Guo-ming, Zhou Hong-yang, Shi Cheng, Li Ya-bo, Zhang Qiang, Li Cheng-rong, Zheng Qing. – URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8283621 (дата обращения: 18.04.2022).

8. A high sensitivity optical fiber interferometer sensor for acoustic emission detection of partial discharge in power transformer [Электронный ресурс] / Hong-yang Zhou, Guo-ming Ma, Meng Zhang, Han-chi Zhang, Cheng-rong Li. – URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8891750 (дата обращения: 18.04.2022).

9. Овчинникова И.А. Влияние агрессивных сред на конструктивные элементы оптических кабелей // Электросвязь. – 2013. – № 16. – C. 42–45.

10. Гарвичев В.Д. Волоконно-оптические измерители температуры для работы в условиях сильных электромагнитных помех: дис. …канд. техн. наук / Санкт-Петербург. нац. исслед. ун-т информационных технологий, механики и оптики, СПб., 2016. – 168 с.

11. Волоконно-оптические сенсоры на основе резонанса затухающей моды для агрессивных жидкостей / Д.П. Судас, П.И. Кузнецов, Г.Г. Якушева, Е.А. Савельев // ВКВО-2021 – Волоконно-оптические датчики. Спецвып. Фотон-Экспресс-Наука-2021. – 2021. – № 6. – С. 286–287.

12. Применение волоконных брэгговских решеток для определения деформации авиационных и строительных конструкций из полимерных композиционных материалов / В.В. Махсидов, Л.А. Каша- рина, А.А. Евдокимов, А.Е. Раскутин // Прикладная фотоника. – 2017. – Т. 4, № 4. – С. 258–271.

13. Волоконные решетки показателя преломления и их применения / С.А. Васильев, О.И. Медведков, И.Г. Королев, А.С. Божков, А.С. Курков, Е.М. Дианов // Квантовая электроника. – 2005. – Т. 35, № 12. – С. 1085–1103.

Исследуется влияние нелинейных эффектов, а именно вырожденного четырехволнового смешения, на динамику возникновения и затухания узких спектральных мод, возникающих в излучении волоконного ВКР-лазера со случайно распределенной обратной связью.

Ключевые слова: волоконные лазеры со случайно распределенной обратной связью, модовая динамика, четырехволновое смешение.

Горбунов О.А.
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории технологий фотоники и машинного обучения для сенсорных систем Новосибирского государственного университета, научный сотрудник лаборатории волоконной оптики Института автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск, e-mail: gorbunov_oa@nsu.ru.

Ватник И.Д.
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории технологий фотоники и машинного обучения для сенсорных систем Новосибирского государственного университета, научный сотрудник лаборатории волоконной оптики Института автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск, e-mail: ilya.vatnik@gmail.com.

Подивилов Е.В.
Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник тематической группы нелинейной оптики Института автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск, e-mail: kesha@iae.nsk.su.

Смирнов С.В.
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник отдела лазерной физики и инновационных технологий Новосибирского государственного университета, г. Новосибирск, e-mail: SergeyV.Smirnov@gmail.com.

Чуркин Д.В.
Доктор физико-математических наук, проректор по научно-исследовательской деятельности Новосибирского государственного университета, г. Новосибирск, e-mail: churkin@nsu.ru.

1. Laser action in strongly scattering media / N.M. Lawandy, R.M. Balachandran, A.S.L. Gomes, E. Sauvain // Nature. – 1994. – Vol. 368, № 6470. – Р. 436–438.

2. Sol–gel ZnO–SiO₂ сomposite waveguide ultraviolet lasers / E.S.P. Leong, M.K. Chong, S.F. Yu, K. Pita // IEEE Photonics Technol. Lett. – 2004. – Vol. 16, № 11. – Р. 2418–2420.

3. Noginov M.A. Solid-State Random Lasers // Springer Series in Optical Sciences. – New York, NY: Springer. – 2005. – Vol. 105.

4. Gagné M., Kashyap R. Demonstration of a 3 mW threshold Er-doped random fiber laser based on a unique fiber Bragg grating // Opt. Express. – 2009. – Vol. 17, № 21. – Р. 19067–19074.

5. Recent advances and applications of random lasers and random fiber lasers / A.S.L. Gomes, A.L. Moura, C.B. de Araújo, E.P. Raposo // Prog. Quantum Electron. – 2021. – Vol. 78. – Р. 100343.

6. Random distributed feedback fibre laser / S.K. Turitsyn, S.A. Babin, A.E. El-Taher [et. al.] // Nat. Photonics. – 2010. – Vol. 4, № 4. – P. 231–235.

7. Four-wave-mixing-induced turbulent spectral broadening in a long Raman fiber laser / S.A. Babin, D.V. Churkin, A.E. Ismagulov [et. al.] // J. Opt. Soc. Am. B. – 2007. – Vol. 24, № 8. – P. 1729–1738.

8. Tovar P., Temporão G., von der Weid J.P. Longitudinal mode dynamics in SOA-based random feedback fiber lasers // Opt. Express. – 2019. – Vol. 27, № 21. – P. 31001–31012.

9. Kirik A.E., Vatnik I.D., Churkin D.V. Direct measurements of localized spectral modes in random distributed feedback fiber laser // Results Phys. – 2021. – Vol. 28. – P. 104651.

10. Fotiadi A. An incoherent fibre laser // Nature Photon. – 2010. – Vol. 4, № 4. – P. 204–205.

11. Ватник И.Д., Горбунов О.А., Чуркин Д.В. Поляризационная динамика узких спектральных мод волоконного ВКР-лазера со случайной распределенной обратной связью // Письма в ЖЭТФ. – 2023. – Т. 118, № 5. – С. 317–322.

12. Agrawal G.P. Nonlinear fiber optics // Academic Press. – San Diego. – 2001. – 467 p.

13. Smirnov S.V., Churkin D.V. Modeling of spectral and statistical properties of a random distributed feedback fiber laser // Opt. Express. – 2013. – Vol. 21, no. 18. – P. 21236–21241.

Обсуждаются принципы работы и особенности реализации разработанного оптоволоконного устройства для импульсной терморефлектометрии на базе внешнего интерферометра Фабри–Перо. Показана возможность изучения локальных тепловых процессов в приповерхностных слоях образцов по изменению термоотражения зондирующего излучения при импульсном лазерном нагреве. Сравнение экспериментальных данных с моделирующими расчетами показало преимущественное влияния механизма термодеформаций в случае металлических образцов.

Ключевые слова: лазерный нагрев, поверхность, термооптический метод, волоконно-оптический датчик, термодеформация, интерферометр Фабри–Перо.

Котов А.Н.
Младший научный сотрудник Лаборатории высокотемпературных измерений Института теплофизики Уральского отделения Российской академии наук, г. Екатеринбург, e-mail: artem625@mail.ru.

Гурашкин А.Л.
Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Лаборатории высокотемпературных измерений Института теплофизики Уральского отделения Российской академии наук, г. Екатеринбург, e-mail: nano-studio@yandex.ru.

Старостин А.А.
Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Лаборатории высокотемпературных измерений Института теплофизики Уральского отделения Российской академии наук, г. Екатеринбург, e-mail: astar2006@mail.ru.

Шангин В.В.
Кандидат технических наук, научный сотрудник Лаборатории высокотемпературных измерений Института теплофизики Уральского отделения Российской академии наук, г. Екатеринбург, e-mail: nano-studio@yandex.ru.

1. Taketoshi N., Baba T., Ono A. Thermal diffusivity measurement of a thin metal film with a picosecond thermoreflectance technique // High Temp.-High Press. – 2002. – Vol. 34, № 1. – P. 19–28.

2. Laser pump-probe fiber-optic technique for characterization of near-surface layers of solids: development and application prospects for studying semiconductors and weyl semimetals / A.A. Starostin [et al.] // Annalen der physik. – 2020. – Vol. 532, № 8. – P. 1900586.

3. Magunov A.N. Laser thermometry of solids: state of the art and problems // Measurement Techniques. – 2002. – Vol. 45, № 2. – P. 173–181.

4. Photothermal and optoacoustic spectroscopy: state of the art and prospects / M.A. Proskurnin [et al.] // Phys.-Usp. – 2022. – Vol. 65, № 3. – P. 270–312.

5. Pulsed photothermal mirror technique: characterization of opaque materials / O.A. Capeloto [et al.] // Appl. Opt. – 2014. – Vol. 53, № 33. – P. 7985.

6. Marcano A., Gwanmesia G., Workie B. Photothermal mirror method for the study of thermal diffusivity and thermo-elastic properties of opaque solid materials // Int. J. Thermophys. – 2017. – Vol. 38, № 9. – P. 136.

7. Instantaneous profiles of quasistatic deformations and displacements of solid surfaces during local laser irradiation / S.V. Buntsents [et al.] // Physics of the Solid State. – 1996. – Vol. 38, № 4. – P. 552–557.

8. Vintsents S.V., Dmitriev S.G., Spiridonov K.I. Quasi-one-dimensional thermal deformation and displacement of the surface of a solid in a pulsed laser beam // Phys. Solid State. – 1997. – Vol. 39, № 12. – P. 1985–1988.

9. Fiber-optic Fabry–Perot acceleration and vibration sensor made by MEMS technology / M.S. Kotliachkov, A.M. Minkin, L.A. Zhikina, A.A. Ogleznev // Applied photonics. – 2023. – Vol. 10, № 2. – P. 56–67.

10. Liokumovich L., Markvart A., Ushakov N. Utilization of extrinsic Fabry–Perot interferometers with spectral interferometric interrogation for microdisplacement measurement // Journal of Electronic Science and Technology. – 2020. – Vol. 18, № 1. – P. 100030.