Исследование и разработка перспективных волоконных конфигураций с улучшенными энергетическими характеристиками

Актуальность выбранного направления обуславливается прежде всего востребованностью источников генерации высокочастотных последовательностей импульсов и широкополосных линейчатых спектров для решения многочисленных практических задач, включая лазерные технологии, медицину, лазерную фемтохимию, сверхбыструю лазерную спектроскопию обработку и модификацию материалов, включая лазерное легирование, оптическую связь, ядерные и ускорительные технологии. Волоконное исполнение предлагаемых источников генерации способно обеспечить им ряд преимуществ: высокое качество пучка, удобный волоконный вывод, возможность эффективной диодной накачки, надежность, простоту эксплуатации при относительно невысокой стоимости. Ранее была рассмотрена генерация УКИ в схеме, состоящей из кольцевого резонатора и последовательно соединенного с ним волоконного каскада "усилитель- одномодовое волокно" [А.С.Абрамов, Д.А.Коробко, В.А.Лапин, П.П.Миронов. «Квантовая электроника», 53, № 9 (2023)]. Трансформация последовательности импульсов в выходном волоконном каскаде приводит к увеличению пиковой мощности импульса на несколько порядков с одновременным уширением гребня частот. Данное обстоятельство демонстрирует значительный потенциал предложенной конфигурации в приложениях. Рассмотренная схема видится привлекательной с точки зрения формирования качественных спектральных гребней в оптическом диапазоне. Предполагается модификация рассмотренной волоконной конфигурации с целью повышения энергетических характеристик выходного излучения (в первую очередь пиковой мощности генерируемого излучения и спектральной яркости отдельной взятой линии). Особо актуальными видятся исследования, связанные с волоконными схемами, содержащими активные периодические (брэгговские) структуры. Модификация спектральных картин здесь может достигаться за счет контроля спектральных характеристик брэгговских решеток под воздействием механических деформаций и изменения рабочего температурного режима [Васильев С. А., Медведков О. И., Королев И. Г., Божков А. С., Курков А. С., Дианов Е. М. Квантовая электроника. 35 (12). (2005); Shiuh-Chuan Her, Wei-Nan Lin. Sensors 20, 4223 (2020); R. Maier, W. MacPherson, J. Barton, J. Jones, S. McCulloch, G. Burnell. Meas. Sci. Technol. 15, 1601 (2004)]. Регулируемая ширина запрещенной зоны в спектре пропускания решетки будет задавать частоту следования генерируемых сигналов. В усложненных волоконных конфигурациях, предполагающих одновременное управление температурой и параметром деформации, возможна перестройка частоты следования сигналов в более широком диапазоне. В рамках реализации проекта предполагается проведение экспериментальных исследований по генерации УКИ и спектральных гребней в кольцевых волоконных схемах (совместно с научными группами из научно-исследовательского технологического института (НИТИ ) Ульяновского гос. университета). Ранее исследователями было предложено одно из экспериментальных решений по генерации УКИ в волокнах с убывающей дисперсией [И. С. Паняев, Д. А. Столяров, А. А. Сысолятин, И. О. Золотовский, Д. А. Коробко, Квантовая электроника, 51:5 (2021), 427–432. Также предполагается продолжить рассматривать динамику импульсов в схемах, содержащих внутриволоконные решетки показателя преломления, рассматривать различные волоконные каскадные схемы для получения импульсов с высокими значениями пиковых мощностей. Ранее подобные исследования проводились в т. ч. с исследователями из ИОФ РАН [А. С. Абрамов, И. О. Золотовский, Д. А. Коробко, В. А. Камынин, В. А. Рибенек, А. А. Фотиади, В. С. Царев. Quantum Electronics, 2022, 52:5, 459–464; A. S. Abramov, I. O. Zolotovskii, V. A. Kamynin et al. Photonics 2021, 8(11), 484; A. S. Abramov, I. O. Zolotovskii, V. A. Kamynin et al. https://doi.org/10.3390/photonics8110484; Photonics 2021, 8(11), 471 ]. Экспериментальные образцы периодических структур для их дальнейшей интеграции в волоконные схемы, могут быть предоставлены сотрудниками ИОФ РАН.