Улучшение стабильности эрбия

Том 12 научных докладов, номер статьи: 20267 (2022) Цитировать эту статью

675 Доступов

3 цитаты

Подробности о метриках

В данной статье мы представляем характеристики и стабильность волоконного лазера, легированного эрбием (EDFL) на основе насыщающегося поглотителя ZnO (SA), изготовленного по двум схемам: метод решения (SM) и метод импульсного лазерного осаждения (PLDT). Было обнаружено, что ЭДФЛ с ZnO-SA, приготовленная с использованием СМ, излучает на длине волны 1561,25 нм при мощности накачки 230 мВт. При увеличении мощности накачки с 22,2 мВт до 75,3 мВт длительность импульса уменьшается с 24,91 до 10,69 мкс, а частота следования импульсов увеличивается с 11,59 до 40,91 кГц. Кроме того, при мощности накачки 75,3 мВт пиковая мощность, энергия в импульсе и средняя выходная мощность составляют 0,327 мВт, 2,86 нДж и 0,18 мВт соответственно. Однако при внедрении СА на основе PLDT в кольцевой резонатор длина волны излучения составляет 1568,21 нм при мощности накачки 230 мВт. С увеличением мощности накачки с 22,2 мВт до 418 мВт частота повторения импульсов увеличивается с 10,79 до 79,37 кГц, а длительность импульса уменьшается с 23,58 до 5,6 мкс. Кроме того, пиковая мощность, энергия импульса и средняя выходная мощность составляют 10,9 мВт, 74 нДж и 5,35 мВт соответственно. Также была исследована стабильность EDFL на основе СА, приготовленных с использованием SM и PLDT. Насколько известно автору, это первое сравнение производительности и долгосрочной стабильности EDFL на основе двух экспериментальных методов SM и SA на основе PLDT. Эти результаты показывают, что СА на основе PLDT обеспечивают оптимальную стабильность в течение длительного периода и повышают производительность волоконных лазеров по сравнению с СА, приготовленными с использованием традиционной технологии SM. Это исследование открывает путь к разработке сверхстабильных СА для их потенциального применения в импульсных лазерных источниках и фотонных устройствах.

Импульсные волоконные лазеры привлекли большое внимание в последние годы из-за их потенциального применения в спектроскопии, обработке материалов, микрообработке, медицине и телекоммуникациях1,2,3. Для формирования импульсов в лазерах в резонатор вводится насыщающийся поглотитель (СА), который модулирует оптические потери, которые имеют основные применения в модуляции добротности и синхронизации мод лазеров. Следовательно, SA является ключевым компонентом для достижения работы ультракоротких импульсов волоконных лазеров. Различные СА, такие как углеродные нанотрубки4,5, графен6, СА на основе оксидных пленок7,8, полупроводниковые зеркала с насыщающимся поглотителем (SESAM)9,10 и топологические изоляторы11,12 были реализованы в волоконных лазерах и резонаторах для пассивного режима. -блокированная генерация импульсов. Среди оксидных пленок материал ZnO считается жизнеспособным материалом благодаря своим электрическим и оптическим характеристикам. ZnO имеет прямую запрещенную зону 3,37 эВ13, оптимальную термическую, химическую и механическую стабильность, низкое пороговое напряжение и сверхбыстрое время восстановления14,15,16,17. Благодаря этим интересным характеристикам ZnO имеет потенциальное применение в коротковолновых оптоэлектронных устройствах, ультрафиолетовых (УФ) лазерных диодах и светоизлучающих диодах18. Совсем недавно СА на основе ZnO в волоконных лазерах, легированных эрбием/иттербием, привлекли большое внимание исследователей. Фундаментальными характеристиками идеального СА являются его долговременная стабильность, высокий порог разрушения, быстрое время восстановления, низкая интенсивность насыщения, оптимальная глубина модуляции, а также простота изготовления и внедрения в резонатор лазера. Сложная оптическая юстировка, стабильность, сложные производственные процессы и чувствительность к окружающей среде ограничивают практическое применение SA для операций переключения добротности и синхронизации мод. Для изготовления SA в лазерных резонаторах для Q -переключение и синхронизация режимов оптических импульсов. Однако СА, приготовленные с использованием традиционных методов, таких как СМ, и методов на основе наночастиц, очень нестабильны, и их трудно выравнивать внутри полости лазера, поскольку они экологически чувствительны и имеют низкий порог повреждения. В литературе сообщается о кратковременной стабильности EDFL и измеряется выходная мощность оптических спектров в течение 30–60 мин26,27,28,29. Кратковременная стабильность синхронизации ограничивает практическое применение импульсных волоконных лазеров, где требуется постоянная и стабильная импульсная работа в течение длительного времени. Чтобы решить эту проблему, мы сначала измерили стабильность предложенного нами EDFL с точки зрения размаха напряжения (VP–P) при работе выходного импульса в течение непрерывных 5 часов. Кроме того, весьма желательно провести сравнение различных предлагаемых экспериментальных методик для определения наилучшего подхода к изготовлению высокостабильных СА для волоконных лазеров, которые легко ориентируются и обеспечивают высокий порог разрушения внутри лазерных резонаторов.