Вышедшие номера
Экспериментальное исследование и моделирование условий генерации лазера с распределенной обратной связью в активном эрбиевом оптическом волокне
Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, FSER-2024-0006
Моор Я.Д.1, Куликов А.В.1, Аржаненкова А.Н.1, Коннов К.А.1, Мирошниченко Г.П.1
1Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
Email: moorid@itmo.ru, avkulikov@itmo.ru, anarzhanenkova@itmo.ru, kakonnov@itmo.ru, gpmiroshnichenko@itmo.ru
Поступила в редакцию: 1 ноября 2025 г.
В окончательной редакции: 27 января 2026 г.
Принята к печати: 4 февраля 2026 г.
Выставление онлайн: 3 апреля 2026 г.

Представлены результаты экспериментального исследования и математического моделирования условий генерации волоконного лазера с распределенной обратной связью на основе волоконной брэгговской решетки, индуцированной в активное оптическое волокно, легированное ионами эрбия, длиной 50, 60, 65 и 70 mm. Изучено влияние параметров оптического волокна на стабильность и характеристики лазерной генерации. Показано, что для достижения стабильной одночастотной генерации необходим достаточный параметр усиления активной среды, что подтверждено экспериментами с оптическими волокнами FiberCore I-25, I-12 и M-12. Экспериментально обнаружено и объяснено с помощью разработанной математической модели расщепление спектра генерации при длине волоконной брэгговской решетки 70 mm. Моделирование, основанное на системе уравнений взаимодействующих мод с учетом спонтанного шума, продемонстрировало, что введение малого чирпирования (ξ=4.3·10-3 nm/cm) в структуру волоконной брэгговской решетки стабилизирует длину волны пика усиленного спонтанного излучения - начального этапа лазерной генерации, аналогично использованию π-фазового сдвига. Результаты работы важны для разработки высокостабильных одночастотных лазеров с распределенной обратной связью, применяемых в высокоточных сенсорных системах и оптической связи. Ключевые слова: лазер с распределенной обратной связью (РОС-лазер), волоконная брэгговская решетка, активное оптическое волокно, лазерная генерация, метод фазовой маски с трансляцией лазерного пучка, математическое моделирование усиленного спонтанного излучения.
  1. М.И. Скворцов. Исследование волоконных лазеров на основе регулярной и случайной распределенной обратной связи на структурах, сформированных методом фемтосекундной поточечной записи. Автореф. канд. дис. (ИАИЭ СО РАН, Новосибирск, 2024). [Электронный ресурс]. URL: https://www.iae.nsk.su/images/ stories/4_Education/3_DisSovet/ 250228/ Автореферат_Скворцов_Михаил_Игоревич.pdf
  2. I.A. Nechepurenko, A.V. Dorofeenko, O.V. Butov. Optics Express, 29 (9), 13657 (2021). DOI: 10.1364/OE.418262
  3. W. Sun, J. Shi, Y. Yu, X. Feng. Optics Continuum, 4 (2), 334 (2021). DOI: 10.1364/OSAC.414523
  4. X. Zhang, F. Zhang, Sh. Jiang, L. Min, M. Li, G. Peng, J. Ni, Ch. Wang., 7 (4), 325--328 (2017). DOI: 10.1007/s13320-017-0453-x
  5. M.I. Skvortsov, A.A. Wolf, A.A. Vlasov, K.V. Proskurina, A.V. Dostovalov, O.N. Egorova, B.I. Galagan, S. Sverchkov, B.I. Denker, S. Semjonov, S.A. Babin. Scientific Reports, 10 (1), 14487 (2020). DOI: 10.1038/s41598-020-71432-w
  6. Спецификация FiberCore I-25(980/125). [Электронный ресурс]. URL: https://fibercore.humaneticsgroup.com/ products/doped-fiber/erbium-doped-fiber-isogain/l-band-c-band-erbium-doped-fibers/i-25980125
  7. V. Yakimuk, S. Varzhel, I. Moor, Y.I. Yandybaeva, U. Korobkova, V. Klishina, A. Kulikov. Optik, 323, 172216 (2025). DOI: 10.1016/j.ijleo.2025.172216
  8. Я.Д. Моор, А.В. Куликов, Д.А. Коннов, К.А. Коннов, И.А. Веремеенко, В.В. Савин. Оптический журнал, 92 (3), 40--47 (2025). [Ia.D. Moor, A.V. Kulikov, D.A. Konnov, K.A. Konnov, I.A. Veremeenko, V.V. Savin. J. Optical Technology, 92 (3), 165--169 (2025). DOI: 10.1364/JOT.92.000165]
  9. Спецификация FiberCore I-12(980/125). [Электронный ресурс]. URL: https://fibercore.humaneticsgroup.com/ products/doped-fiber/erbium-doped-fiber-isogain/cl-band-erbium-doped-fibers/i-12980125
  10. Спецификация FiberCore M-12(980/125). [Электронный ресурс]. URL: https://www.thorlabs.com/drawings/ 174096f82f971055-DC3EBC20-0F1B-D1C7-5918FC55A8D51D87/M12-980-125-MFGSpec.pdf
  11. R. Kashyap. Fiber Bragg Gratings, 2nd ed. (Academic Press, 2010)
  12. D. Marcuse. Theory of Dielectric Optical Waveguides, 2nd ed. (Academic Press, 1991)
  13. T. Erdogan. J. Lightwave Technology, 15 (8), 1277--1294 (1997). DOI: 10.1109/50.61832