ВОЛОКО́ННЫЙ ЛА́ЗЕР

ВОЛОКО́ННЫЙ ЛА́ЗЕР, твер­до­тель­ный ла­зер, ак­тив­ной сре­дой ко­то­ро­го яв­ля­ет­ся во­ло­кон­ный све­то­вод (ВС). Серд­це­ви­на та­ко­го све­то­во­да ли­бо ле­ги­ро­ва­на ио­на­ми пе­ре­ход­ных ме­тал­лов, в т. ч. ред­ко­зе­мель­ных ($\ce{Yb^3+, Nd^3+, Er^3+}$ и др.), ли­бо об­ла­да­ет не­ли­ней­ны­ми свой­ст­ва­ми, не­об­хо­ди­мы­ми для реа­ли­за­ции оп­тич. уси­ле­ния за счёт вы­ну­ж­ден­но­го рас­сея­ния све­та или па­ра­мет­рич. взаи­мо­дей­ст­вия волн. Схе­ма В. л. пред­став­ле­на на рис. 1.

Рис. 1. Простейшая схема волоконного лазера: БР-1 – брэгговская решётка с высоким коэффициентом отражения; БР-2 – брэгговская решётка, выполняющая роль выходного зеркала; ∙ – точки сварки световодов. ...

Вол­но­вод­ные свой­ст­ва ВС по­зво­ля­ют лег­ко по­лу­чить од­но­мо­до­вые ре­жи­мы ге­не­ра­ции В. л. При­ме­не­ние во­ло­кон­ных брэг­гов­ских ре­шё­ток по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния (см. Во­ло­кон­ная оп­ти­ка) или во­ло­кон­ных от­вет­ви­те­лей для соз­да­ния об­рат­ной свя­зи по­зво­ля­ет соз­да­вать во­ло­кон­ные ре­зо­на­то­ры с очень низ­ки­ми по­те­ря­ми энер­гии (ок. 1% за об­ход). Реа­ли­зо­ва­ны схе­мы им­пульс­ных В. л. в ре­жи­мах мо­ду­ля­ции доб­рот­но­сти и син­хро­ни­за­ции мод. В. л. мо­гут ге­не­ри­ро­вать по­-

сле­до­ва­тель­ность им­пуль­сов (со­ли­то­нов) дли­тель­но­стью ок. 30 фс с энер­ги­ей ок. 1 нДж. Боль­шие дли­ны ВС и низ­кие по­те­ри энер­гии де­ла­ют воз­мож­ным соз­да­ние мно­го­кас­кад­ных В. л. на эф­фек­те вы­ну­ж­ден­но­го ком­би­на­ци­он­но­го рас­сея­ния, спо­соб­ных пре­об­ра­зо­вы­вать энер­гию на­кач­ки в энер­гию ге­не­ри­руе­мо­го из­лу­че­ния с вы­со­ким кпд. Та­кие ла­зе­ры мо­гут соз­да­вать од­но­мо­до­вое из­лу­че­ние мощ­но­стью по­ряд­ка 1 Вт и бо­лее прак­ти­че­ски на лю­бой дли­не вол­ны в диа­па­зо­не про­зрач­но­сти ВС от 1,1 до 2,2 мкм.

Рис. 2. Одна из возможных форм поперечного сечения одномодового ВС с двойной оболочкой для волоконного лазера: 1 – одномодовая сердцевина; 2 – первая оболочка, имеет приблизительно форму к...

Из­лу­че­ние на­кач­ки мож­но вво­дить как не­по­сред­ст­вен­но в серд­це­ви­ну ВС, так и в пер­вую обо­лоч­ку све­то­во­да, ко­то­рая в этом слу­чае пред­став­ля­ет со­бой мно­го­мо­до­вый ВС (рис. 2). Ввод на­кач­ки в пер­вую обо­лоч­ку све­то­во­да В. л. по­зво­ля­ет ис­поль­зо­вать мно­го­мо­до­вые ла­зер­ные дио­ды для на­кач­ки мощ­ных од­но­мо­до­вых ла­зе­ров на ред­ко­зе­мель­ных ио­нах. Реа­ли­зо­ва­ны од­но­мо­до­вые не­пре­рыв­ные В. л. с вы­ход­ной мощ­но­стью по­ряд­ка 1 кВт и мно­го­мо­до­вые В. л. мощ­но­стью 20 кВт на све­то­во­дах на ос­но­ве плав­ле­но­го квар­ца, ле­ги­ро­ван­но­го ит­тер­би­ем (дли­на вол­ны $λ ≈$ 1,1 мкм). Соз­да­ны не­оди­мо­вые ($λ ≈$ 1,06 мкм), эр­бие­вые ($λ ≈$ 1,55 мкм) и ту­лие­вые ($λ ≈$ 2 мкм) В. л. с вы­ход­ной мощ­но­стью по­ряд­ка со­тен ватт.

При­ме­не­ние флюо­рид­ных све­то­во­дов в ка­че­ст­ве мат­ри­цы для вве­де­ния ио­нов ред­ко­зе­мель­ных ме­тал­лов по­зво­ля­ет рас­ши­рить диа­па­зон ге­не­ри­руе­мо­го из­лу­че­ния В. л. от 0,4 до 4 мкм.