Self-scanned single-frequency operation of a fiber laser driven by a self-induced phase grating

Abstract

The selector-free single-frequency operation of an Yb-doped fiber laser with scanning in the range of ∼20 nm is demonstrated. The frequency and intensity evolution is shown to be driven by a self-induced phase grating in the active fiber defined by gain saturation in a standing-wave. A theory has been developed that describes well the main features of the experiment and provides possibilities for optimization of laser parameters. Perspectives for utilizing the self-scanned laser in fundamental studies and practical applications are discussed.

Fiber Sensor Interrogator Based on Self-Sweeping Fiber Laser

“…Схема лазера аналогична схеме, представленной в работе [11], но отличается тем, что все компоненты были с сохране-нием линейной поляризации. Как было показано в работе [12], исполь-зование поляризационных элементов позволяет существенно улучшить стабильность лазерной генерации. Резонатор лазера был образован широкополосным и плотным волоконным зеркалом и прямым сколом волокна в качестве выходного зеркала.…”

“…Активная среда накачивалась многомодовым лазерным диодом мощностью до 9 Вт через объединитель накачки. Также в схеме особое внимание бы-ло уделено динамике интенсивности, которая, как было показано в ра-боте [12], в первую очередь определяется положением активного све-товода в резонаторе. Подобрав длину пассивного волокна, находяще-гося между объединителем накачки и плотным зеркалом (см.…”

“…Стоит отметить, что управляющий драйвер совмест-но с перестраиваемым спектральным фильтром являются достаточно дорогостоящими элементами, что приводит к удорожанию как пере-страиваемого лазера, так и всего устройства опроса сенсорной систе-мы. С другой стороны, есть работы [9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19], в которых показано, что пе-рестройка лазерной частоты может происходить без управляющего драйвера. Например, подобная перестройка частоты происходит в ла-зерах с самоиндуцированным сканированием (самосканированием) частоты.…”

“…В волоконных же лазерах эффект был обна-ружен всего несколько лет назад [10,11]. Самосканирование связано с формированием динамических решеток коэффициента усиления и показателя преломления из-за эффекта выжигания дыр стоячей волной в линейном резонаторе [12]. Долгоживущие решетки, индуцированные генерируемыми продольными модами, влияют на выход в генерацию новых мод, что приводит к динамике спектра генерации.…”

“…В каждый момент времени спектр генерации может быть как много-частотным, так и одночастотным (т.е. состоящим из одной продольной моды), а диапазон сканирования -более 20 нм [12]. Несмотря на то что основная доля работ посвящена изучению эффекта в иттербиевом во-локонном лазере, генерирующем в области 1 мкм, предпринимаются попытки расширения диапазона лазера с помощью других активных сред.…”