Logo BSU

Пожалуйста, используйте этот идентификатор, чтобы цитировать или ссылаться на этот документ: https://elib.bsu.by/handle/123456789/298754
Заглавие документа: A single-frequency laser on the base of Er – Yb co-doped optical fiber with fiber Bragg gratings
Другое заглавие: Одночастотный лазер на базе легированного ионами Er – Yb оптического волокна с волоконными брэгговскими решетками / Дж. Альремеити, И. А. Гончаренко
Авторы: Alrumeithi, J.
Goncharenko, I. A.
Тема: ЭБ БГУ::ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТОЧНЫЕ НАУКИ::Физика
Дата публикации: 2023
Издатель: Минск : БГУ
Библиографическое описание источника: Журнал Белорусского государственного университета. Физика = Journal of the Belarusian State University. Physics. – 2023. – № 2. – С. 4-13
Аннотация: The structure of the compact narrow-band fiber lasers operating in a single longitudinal mode (single-frequency lasers) has been considered. The single-frequency fiber lasers are widely used in WDM telecommunication systems, high- resolution sensors, spectrometers, as well as for lightimaging detection, detection of gravitational waves and creation of multikilowatt laser systems based on coherent combining of laser beams. The proposed laser is based on the short length of optical fiber co-doped with Er3+ and Yb3+ ions. For cavity feedback a Fabry – Perot resonator is formed by using fiber Bragg gratings written on the ends of the doped fiber section. On the base of the numerical simulations the optimisation of the laser elements parameters has been carried out in order to achieve the single longitudinal mode laser generation at 1550 nm wavelength that corresponds to the minimum loss generated by the telecommunication fibers. The theoretical model is based on the steady state solutions of the rate equations resulting from the optical fields and ions interaction inside the Er3+ – Yb3+ co-doped silica fiber. The mathematical equations are solved using an iterative method by Matlab to provide an analysis of the energy levels of erbium and ytterbium ions doping the silica fiber. For the calculation of the fiber Bragg grating reflectivity the original algorithm based on the method of lines has been applied. A series of simulations have been performed by using the Optisystem software to obtain the modelling of the dynamic behaviour of the proposed Er3+ – Yb3+ co-doped fiber laser. The optimised Er3+ – Yb3+ co-doped fiber laser demonstrated a continuous wave power of 0.67 W at 1550 nm wavelength for a pump power of 1 W with a slope efficiency of 67 %.
Аннотация (на другом языке): Рассмотрена структура компактного узкополосного волоконно-оптического лазера, генерирующего излучение в одной продольной моде (одночастотный лазер). В настоящее время одночастотные лазеры находят широкое применение в оптических системах связи с разделением каналов по длинам волн (технология WDM), оптических датчиках с высоким разрешением, спектрометрах, также они используются для распознавания оптических изображений, детектирования гравитационных волн, создания мощных киловаттных лазерных систем на основе сложения когерентных лазерных пучков и т. д. Предложенный лазер изготовлен на основе короткого отрезка оптического волокна, совместно легированного ионами Er3+ и Yb3+. Для создания обратной связи использован резонатор Фабри – Перо, сформированный волоконными брэгговскими решетками, которые записаны на концах отрезка легированного волокна. С помощью математического моделирования выполнена оптимизация параметров элементов лазера для достижения генерации на одной продольной моде на длине волны 1550 нм, соответствующей минимальным потерям стандартного телекоммуникационного волокна. Теоретическая модель основана на получении решения для стационарного состояния системы скоростных уравнений для оптических полей с учетом взаимодействия между энергетическими уровнями легированного ионами Er3+ – Yb3+ кварцевого волокна. Система уравнений решена с использованием итерационного метода в программном коде Matlab, что позволило провести анализ заселенности энергетических уровней ионов эрбия и иттербия. Для вычисления функции отражения брэгговских решеток применен разработанный авторами алгоритм на основе метода линий. С использованием программного пакета Optisystem произведен расчет динамики установления генерации предложенного лазера на основе легированного ионами Er3+ – Yb3+ оптического волокна. Показано, что при оптимальных параметрах элементов лазера можно получить одночастотную генерацию в непрерывном режиме с мощностью 0,67 Вт на длине волны 1550 нм при мощности накачки 1 Вт с дифференциальной эффективностью (т. е. эффективностью наклона кривой зависимости мощности сигнала от мощности накачки), равной 67 %.
URI документа: https://elib.bsu.by/handle/123456789/298754
ISSN: 2520-2243
DOI документа: 10.33581/2520-2243-2023-2-4-13
Лицензия: info:eu-repo/semantics/openAccess
Располагается в коллекциях:2023, №2

Полный текст документа:
Файл Описание РазмерФормат 
4-13.pdf992,07 kBAdobe PDFОткрыть
Показать полное описание документа Статистика Google Scholar



Все документы в Электронной библиотеке защищены авторским правом, все права сохранены.