Оптимизация Волоконного Вкр-Лазера На Основе Массива Волоконных Брэгговских Решеток

Abstract

Известно, что для генерации волоконных ВКР-лазеров может использоваться случайная распределенная обратная связь (СРОС), возникающая в световоде из-за рэлеевского рассеяния на естественных флуктуациях показателя преломления [1] либо его искусственно созданных модуляциях, таких как волоконая брэгговская решетка (ВБР) со случайными фазовыми сдвигами или массив ВБР, записанных через интервалы случайной длины. По сравнению со случайными ВКРлазерами на рэлеевском рассеянии, применение случайных решёток позволяет значительно уменьшить длину резонатора и получить одночастотный режим генерации ВКР-лазера.Первая реализация ВКР-лазера со случайной ВБР длиной 1 м [2] продемонстрировала возможность получения узкополосного излучения (470 кГц) вблизи порога генерации, но максимальная мощность (15 мВт) и эффективность (0.8%) такого лазера были очень низкими. В работе [3] нами предложена и реализована схема, основанная на массиве случайных ВБР, записанном в 13-метровом участке пассивного волокна с сохранением поляризации Fujikura SM98-PS-U25D (при общей длине волокна около 17 м). Массив состоял из 57 решеток длиной 4 см с одинаковой брэгговской длиной волны ~1092.3 нм, но различными фазами и амплитудами. Расстояние между смежными решетками составляло около 19 см при точности позиционирования ~1 мм, вследствие чего между решетками формировался случайный фазовый сдвиг. Экспозиция в процессе записи ВБР определялась скоростью транслятора, которая задавалась генератором случайных чисел так, что коэффициент отражения решеток варьировался в диапазоне 10-15%. В качестве источника накачки использовался непрерывный линейнополяризованный лазер с длиной волны генерации 1045.2 нм мощностью до 16 Вт, пороговая мощность накачки составила 1.3 Вт. В работе получена более высокая эффективность (34%) и выходная мощность (5.7 Вт) по сравнению с результатами, продемонстрированными в [2], что стало возможным благодаря увеличению эффективной длины случайного лазера. Ширина линии генерации в припороговом режиме характеризовалась с помощью метода само-гетеродинирования и составила менее 100 кГц при мощности генерации 12.5 мВт, а при максимальной мощности не превышала 80 пм, что гораздо меньше, чем в [2]. В данной работе исследовалась возможность оптимизации параметров СРОС ВКР-лазера описанного типа. Для этого проводилось численное моделирование выходных характеристик лазера с применением модифицированной модели ВКР-лазера со СРОС за счет рэлеевского рассеяния [4]. При этом в балансных уравнениях учитывалась убыль мощности стоксовых компонент за счет отражения, а коэффициент обратной связи рассчитывался в приближении, когда массив ВБР рассматривается как распределенный вдоль всего резонатора случайный отражатель. Расчет проводился для конфигурации, реализованной в работе [3], с вариацией длины лазера (числа решеток в массиве) и конфигураций с различны-