Сверхбыстрый волоконный лазер с длиной волны 1570 нм на основе органического материала в качестве насыщающегося поглотителя.

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 13288 (2022) Цитировать эту статью

1432 Доступа

2 цитаты

Подробности о метриках

В этой работе мы продемонстрировали поли(3,4-этилендиокситиофен):поли(стиролсульфонат) (PEDOT: PSS) в качестве насыщающегося поглотителя (SA) для выполнения операции синхронизации мод в волоконном лазере, легированном эрбием, различной длины (EDFL). PEDOT: PSS был заключен в поливиниловый спирт для образования тонкой пленки, которая действует как поглотитель в лазерной установке. Три различных EDFL с синхронизацией мод были успешно продемонстрированы с различной длиной резонатора и соотношением выходных ответвителей. Частота/ширина повторения импульсов 3,417 МГц/710 фс, 4,831 МГц/510 фс и 6,049 МГц/460 фс были получены при использовании оптического соединителя/резонатора длиной 20:80/60,7 м, 10:90/42,7 м и 5:95/33,7 м соответственно. Все эксперименты обеспечили стабильную работу с синхронизацией мод на центральной длине волны 1570,76 нм, 1570,3 нм и 1569,95 нм с полосой пропускания 3 дБ 4,8 нм, 5,6 нм и 6,5 нм соответственно. Долговременная стабильность сверхбыстрых волоконных лазеров исследовалась для каждой установки в течение 120 мин. Предлагаемый PEDOT: PSS зарекомендовал себя как многообещающий материал для индукции синхронизации мод в различных установках волоконного лазера.

Различные системы фотоники, такие как нелинейная оптика и полностью волоконное зрение, произвели революцию благодаря отличительным характеристикам волоконных лазеров, легированных эрбием (EDFL). Огромный рост исследовательского интереса к EDFL объясняется их способностью производить настраиваемые выходные сигналы с идеальным качеством луча, низкими вносимыми потерями, высокой выходной мощностью и узкой шириной линии1,2. Эти волоконные лазеры могут работать как в импульсном режиме, так и в режиме непрерывной волны (CW). Импульсные EDFL относятся к сверхбыстрым лазерам с высокой пиковой мощностью, работающим в режиме модуляции добротности3 или синхронизации мод4. EDFL с синхронизацией мод широко используются в приложениях оптической связи с высокой пропускной способностью благодаря их отличительной способности генерировать фемтосекундные импульсы с помощью активных или пассивных методов5. Активная техника требовала внешних модуляторов и электронных компонентов, таких как фотоэлектрические модуляторы и акустическая оптика6, что делало систему негибкой и дорогой. В то время как пассивная техника обеспечивает более герметичное и разнообразное решение. Насыщающиеся поглотители (СА) являются ключом к созданию сверхбыстрого лазера в пассивной технике, который можно разделить на настоящие и искусственные СА. Искусственные СА представляют собой формирование оптических компонентов, таких как нелинейная эволюция поляризации (NPE)7, петлевые зеркала нелинейного усиления (NALM)8 и нелинейные оптические петлевые зеркала (NOLM)9. Искусственные СА требовали создания множества оптических компонентов и чувствительности к возмущениям окружающей среды, что ограничивало их осуществимость. В качестве реальных СА использовались полупроводниковые насыщающиеся поглотительные зеркала (SESAM)10. К сожалению, SESAM имеют множество недостатков, включая высокую стоимость, узкую рабочую полосу пропускания, низкий порог повреждения и сложную настройку11. Таким образом, новые материалы SA становятся основным направлением исследований, направленных на создание сверхбыстрых явлений в волоконных лазерных системах. Существует множество двумерных (2D) и новых материалов, предложенных в качестве СА для генерации импульсного лазера, в том числе графен12, углеродные нанотрубки (УНТ)13, черный фосфор (BP)14, дихалькогениды переходных металлов (ДМД)15,16, 17 и топологические изоляторы (ТИ)18,19,20. Эти материалы доказали свой большой потенциал в качестве СА благодаря своим исключительным показателям абсорбции21, размера22, химической стабильности23 и времени восстановления24. Недавно органические материалы (ОМ) были выделены как новый материал, который демонстрирует большую гибкость, термическую стабильность и способность к образованию пленок. Эти свойства позволяют использовать OM в передовых технологиях. Неудивительно, что применение ОМ распространяется и на сверхбыстрые лазеры. Например, сообщалось, что полимер поли(3,4-этилендиокситиофен)полистиролсульфоната (PEDOT: PSS), входящий в состав OM, индуцирует пикосекундный импульс в волоконной лазерной системе25. Однако исследование потенциала ОМ для создания сверхбыстрого лазера все еще мало изучено по сравнению с другими новыми материалами.