Effect of Spontaneous Emission on Self-Oscillations in Fiber Lasers with Micro-Optomechanical Resonant Structures

F. A. Egorov; Егоров Ф. А.; V. V. Nikitin; Никитин В. В.; V. T. Potapov; Потапов В. Т.

doi:10.31857/S0033849423020067

Влияние спонтанного излучения на автоколебания в волоконных лазерах с микрооптомеханическими резонансными структурами

Авторы: Егоров Ф.А.¹, Никитин В.В.², Потапов В.Т.¹
Учреждения:
1. Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН
2. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Выпуск: Том 68, № 2 (2023)
Страницы: 177-187
Раздел: ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫВ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРАХ
URL: https://ogarev-online.ru/0033-8494/article/view/138118
DOI: https://doi.org/10.31857/S0033849423020067
EDN: https://elibrary.ru/LCVYWK
ID: 138118

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В рамках балансного приближения волоконных лазеров (ВЛ), рассматриваемых как распределенные системы, построена уточненная математическая модель, описывающая низкочастотную динамику ВЛ с зеркалами на основе оптомеханических микроосцилляторов (МО) с учетом влияния спонтанного излучения (СИ), локализованного в оболочечных модах активного световода (АС). Выявлены механизмы влияния СИ на режимы синхронных автоколебаний (СА) в лазерной системе ВЛ–МО: дополнительное снятие инверсии в АС благодаря конечной длине пробега фотонов СИ оболочечных мод в активной среде ВЛ; нарушение условия внутреннего резонанса в лазерной системе; возмущение колебаний МО фотоиндуцированной силой, обусловленной СИ. С помощью численного моделирования СА в эрбий-иттербиевом ВЛ с микроосциллятором и экспериментальных исследований установлена зависимость частоты СА от геометрооптических параметров АС и отражательной способности границы раздела АС–окружающая среда, которые могут быть использованы для повышения стабильности частоты лазерных импульсов в волоконных источниках импульсного излучения и создания нового класса резонансных волоконно-оптических датчиков.

Ключевые слова

fiber lasers, optomechanical micro-oscillators, spontaneous emission, synchronous self-oscillations

Список литературы

Aspelmeyer M., Kippenberg T.J., Marquardt F. Cavity Optomechanics, Nano- and Micromechanical Resonators Interacting with Light. Heidelberg: Springer, 2014.
Гуляев Ю.В., Бугаев А.С., Быстров Р.П., Никитов С.А., Черепенин В.А. Микро- и наноэлектроника в системах радиолокации. М.: Радиотехника, 2013.
Bowen W.P., Milburn G.J. Quantum Optomechanics. Boca Raton: CRC Press, 2016.
Yang W., Gerke S.A., Ng K.W. et al. // Sci. Rep. 2015. V. 5. P. 13700. https://doi.org/10.1038/srep13700
Fabert M., Desfarges-Berthelmot A., Kermene V. et al. // Opt. Express. 2012. V. 20. № 20. P. 22895.
Егоров Ф.А., Потапов В.Т. // Квантов. электрон. 2012. Т. 42. № 9. С. 808.
Егоров Ф.А., Потапов В.Т., Мелькумов М.А. и др. // Письма в ЖТФ. 2014. Т. 40. № 8. С. 30.
Егоров Ф.А., Потапов В.Т. // Квантов. электрон. 2020. Т. 42. № 9. С. 808.
Princepe D., Wiederhecker G.S., Favero I. et al. // IEEE Photonics J. 2018. V. 10. № 3. P. 4500610.
Foley J.M., Ganesan A.V., Lawall J.R. et al. // Technical Dig. Conf. “Frontiers in Optics” Washington. 10–16 Oct. 2018. Washington: Opt. Soc. Amer, 2018. paper LW6F.1. https://doi.org/10.1364/LS.2018.LW6F.1
Xiang X., Jingwen M., Xiankai S. // Phys. Rev. A. 2019. V. 99. № 5. P. 053837.
Егоров Ф.А., Потапов В.Т. // Фотон–Экспресс. 2018. № 7. С. 4.
Buks E., Martin I. // Phys. Rev. E 2019. V. 100. № 3. P. 032202. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.100.032202
Бурков В.Д., Егоров Ф.А., Потапов В.Т. и др. // РЭ. 2000. Т. 45. № 7. С. 880.
Егоров Ф.А., Неугодников А.П., Никитин В.В. и др. // Вестн. МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. 2009. № 6. С. 45.
Pavlova S., Tunckol E., Pavlov I. // Opt. Express. 2020. V. 28. № 12. P. 18368.
Stewart G. Vijazaghavan K., Whitenett G. et al. // J. Lightwave Technol. 2007. V. 25. № 7. P. 1786.
Bogdanovich M.V., Grigor’ev A.V., Kabanov V.V. et al. // Lithuanian J. Phys. 2010. V. 50. № 4. P. 413.
Ханин Я.И. Основы динамики лазеров. М.: Наука, 1999.
Ter-Mikirtychev V. V. Fundamentals of Fiber Lasers and Fiber Amplifiers. Cham: Springer, 2019. https://doi.org/10.1007/978-3-319-02338-0-9
Самсон А.М., Котомцева Л.А., Лойко Н.А. Автоколебания в лазерах. Минск: Навука i тэхнiка, 1990.
Красильников В.Н. Параметрические волновые явления в классической электродинамике. СПб.: Изд-во СПбГУ, 1996.
Ladaci A., Girard S., Mescia L. et al. // Proc. SPIE. 2018. V. 10524. P. 1052410. https://doi.org/10.1117/12.2290381
Галаган Б.И., Денкер Б.И., Егорова О.Н. и др. // Квантов. электрон. 2018. Т. 48. № 6. С. 550.
Hyo Y., Cheo P.K., King G.G. // IEEE J. Quantum Electron. 2005. V. 41. № 4. P.573.
Agrawal G.P. Nonlinear Fiber Optics. Waltham: Academic Press, 2012.
Хандохин П.А. Низкочастотная динамика лазеров с инерционной активной средой. Дис. … докт. физ.-мат. наук. Н. Новгород: Институт прикладной физики РАН, 2007. 301 с.
Ахманов С.А., Гусев В.Э. // Успехи физ. наук. 1992. Т. 162. № 3. С. 3.
Бабицкий В.И., Крупенин В.Л. Колебания в сильно нелинейных системах. М.: Наука, 1985.
Дмитриев А.К., Коновалов А.Н., Ульянов В.А. // Квантов. электрон. 2014. Т. 44. № 4. С. 309.
Ратнер А.М. Квантовые генераторы света с большим угловым расхождением. Киев: Наукова думка, 1970.
Раззахи Д., Хаджесмаилбаджи Ф., Рузбехани М. // Квантов. электрон. 2012. Т. 42. № 8. С. 671.
Barmenkov Y.O, Kiryanov A.V., Cruz J.L. et al. // IEEE J. Selected Topics in Quantum Electronics. 2014. V. 20. № 5. P. 1. https://doi.org/10.1109/JSTQE.2014.2304423
Кизель В.А. Отражение света. М.: Наука, 1973.