Expansion of Fiber Laser Wavelengths over 5 Microns

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In this review we present the results of the interdisciplinary RFBR project N18-29-20079. The project was aimed on the creation of room-temperature bulk and fiber chalcogenide glass lasers operating at wavelengths exceeding 4 μm. Before this investigation this wavelength range was inaccessible for glass lasers. Record purity Pr3+, Tb3+, Ce3+ and Nd3+ doped chalcogenide glass samples were synthesized. The analysis of their luminescent properties has made it possible to choose the promising laser transitions and the ways of their optical pumping. Lasing has been demonstrated on a number of 4.5–6 μm optical transitions of Ce3+, Pr3+ and Tb3+ ions. Previously all these transitions were never used in lasers. In a bulk sample of cerium-doped selenide glass, an output energy of up to 43 mJ per pulse and tuning in the 4.5–5.6 µm spectral range were obtained. In a continuously pumped composite optical fiber with terbium-doped selenide core in an undoped sulfide cladding 100 mW output power at ~ 5.25 µm was obtained.

About the authors

Alexander P. Velmuzhov

G.G. Devyatykh Institute of Chemistry of High-Purity Substances, RAS

Author for correspondence.
Email: velmuzhov@ihps-nnov.ru
Russian Federation, 49 Tropinin Str., Nizhny Novgorod, 603951, Russia

Boris I. Galagan

Prokhorov General Physics Institute, RAS

Email: galagan@ran.gpi.ru
Russian Federation, 38 Vavilov Str., Moscow, 119991, Russia

Boris I. Denker

Prokhorov General Physics Institute, RAS

Email: denker@lst.gpi.ru

Professor

Russian Federation, 38 Vavilov Str., Moscow, 119991, Russia

Vasily V. Koltashev

Prokhorov General Physics Institute, RAS,
Dianov Fiber Optics Research Center, RAS

Email: kvv@fo.gpi.ru
Russian Federation, 38 Vavilova Str., Moscow, 119333, Russia

Sergei E. Sverchkov

Prokhorov General Physics Institute, RAS

Email: glasser@lst.gpi.ru
Russian Federation, 38 Vavilova Str., Moscow, 119333, Russia

Gennady E. Snopatin

G.G. Devyatykh Institute of Chemistry of High-Purity Substances, RAS

Email: snopatin@ihps-nnov.ru
Russian Federation, 49 Tropinin Str., Nizhny Novgorod, 603951, Russia

Maksim V. Sukhanov

G.G. Devyatykh Institute of Chemistry of High-Purity Substances, RAS

Email: sukhanov@ihps-nnov.ru
49 Tropinin Str., Nizhny Novgorod, 603951, Russia

Victor G. Plotnichenko

Prokhorov General Physics Institute, RAS

Email: v.plotnichenko@gmail.com

Professor

Russian Federation, 38 Vavilova Str., Moscow, 119333, Russia

References

  1. S.D. Jackson Nat. Photonics, 2012, 6, 423. doi: 10.1038/nphoton.2012.149.
  2. B.M. Walsh, H.R. Lee, N.P. Barnes J. Lumin., 2016, 169, 400. doi: 10.1016/j.jlumin.2015.03.004.
  3. M.P. Frolov, Yu.V. Korostelin, V.I. Kozlovsky, S.O. Leonov, P. Fjodorow, Ya.K. Skasyrsky Opt. Lett., 2020, 45(4), 6647. doi: 10.1364/OL.411559.
  4. M.P. Frolov, Yu.V. Korostelin, V.I. Kozlovsky, S.O. Leonov, Ya.K. Skasyrsky Opt. Express, 2020, 28(12), 17449. doi: 10.1364/OE.394889.
  5. M.P. Frolov, V.M. Gordienko, Yu.V. Korostelin, V.I. Kozlovsky, Yu.P. Podmar’kov, F.V. Potemkin, Ya.K. Skasyrsky Laser Phys. Lett., 2017, 14, 025001. doi: 10.1088/1612-202X/aa5130.
  6. M.P. Frolov, Yu.V. Korostelin, V.I. Kozlovsky, V.V. Mislavsky, Yu.P. Podmar’kov, Ya.K. Skasyrsky, A.A. Voronov J. Russ. Laser Res., 2011, 32, 528. doi: 10.1007/s10946-011-9243-x.
  7. J. Evans, B. Dolasinski, T. Harris, J. Cleary, P. Berry Opt. Express, 2017, 7 (3), 860. doi: 10.1364/OME.7.000860.
  8. H. Jelínková, M.E. Doroshenko, M. Jelínek, J. Šulc, D. Vyhlídal, A. Říha, N.O. Kovalenko, A.S. Gerasimenko Solid State Lasers XXVIII: Technology and Devices, 2019, 10896, 108961V. doi: 10.1117/12.2509387.
  9. F. Starecki, A. Braud, N. Abdellaoui, V. Nazabal, J.-L. Doualan, C. Boussard-Plédel, P. Camy In Proc. Laser Congress 2018 (ASSL) (USA, MA, Boston, 4–8 September, 2018), USA, MA, Boston, Optica Publishing Group, 2018, ATu2A.6. doi: 10.1364/ASSL.2018.ATu2A.6.
  10. F. Starecki, A. Braud, N. Abdellaoui, J.-L. Doualan, C. Boussard-Plédel, B. Bureau, P. Camy, V. Nazabal Opt. Express, 2018, 26(20), 26462. doi: 10.1364/OE.26.026462.
  11. N. Abdellaoui, F. Starecki, C. Boussard-Pledel, Y. Shpotyuk, J.-L. Doualan, A. Braud, E. Baudet, P. Nemec, F. Chevire, M. Dussauze, B. Bureau, P. Camy, V. Nazabal Opt. Mater. Express, 2018, 8(9), 2887. doi: 10.1364/OME.8.002887.
  12. B.N. Samson, T. Schweizer, R.C. Moore, D.W. Hewak, D.N. Payne In Technical Digest CLEO/Pacific Rim ‘97 Pacific Rim Conference on Lasers and Electro-Optics (Japan, Chiba, 14–18 July, 1997), Japan, Chiba, IEEE Publ., 1997, pp. 51-52. doi: 10.1109/CLEOPR.1997.610399.
  13. T. Schweizer, B. Samnson, R. Moore, D. Hewak, D. Payne Electron Lett., 1997, 33(5), 414. doi: 10.1049/el:19970270.
  14. A. Seddon, Z. Tang, D. Furniss, S. Sujecki, T. Benson Opt. Express, 2010, 18(25), 26704. doi: 10.1364/OE.18.026704.
  15. B. Walsh, H. Lee, N. Barnes J. Lumin., 2016, 169, 400. doi: 10.1016/j.jlumin.2015.03.004.
  16. S. Jackson, R. Jain Opt. Express, 2020, 28(21), 30964. doi: 10.1364/OE.400003.
  17. J. Heo, W.J. Chung In Chalcogenide Glases: Preparation, Properties and Applications, Eds J-L. Adam, X. Zhang, USA, PA, Philadelphia, Woodhead Publishing, 2014, 347–380. doi: 10.1533/9780857093561.2.347.
  18. Ł. Sójka, Z. Tang, H. Zhu, E. Bereś-Pawlik, D. Furniss, A. Seddon, T. Benson, S. Sujecki Opt. Mater. Express, 2012, 2(11), 1632. doi: 10.1364/OME.2.001632.
  19. M. Churbanov, B. Denker, B. Galagan, V. Koltashev, V. Plotnichenko, S. Sverchkov, M. Sukhanov, A. Velmuzhov Appl. Phys. B, 2020, 126, 117. doi: 10.1007/s00340-020-07473-w.
  20. M. Churbanov, B. Denker, B. Galagan, V. Koltashev, V. Plotnichenko, G. Snopatin, M. Sukhanov, S. Sverchkov, A. Velmuzhov J. Non-Cryst. Solids, 2021, 559, 120592. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2020.120592.
  21. B. Denker, B. Galagan, S. Sverchkov, V. Koltashev, V. Plotnichenko, M. Sukhanov, A. Velmuzhov, M. Frolov, Yu. Korostelin, V. Kozlovsky, S. Leonov, P. Fjodorow, Ya. Skasyrsky Opt. Lett., 2021, 46(16), 4002. doi: 10.1364/OL.431938.
  22. A. Velmuzhov, M. Sukhanov, V. Plotnichenko, A. Plekhovich, V. Shiryaev, M. Churbanov J. Non-Cryst. Solids, 2019, 525, 119669.
  23. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2019.119669.
  24. L. Calvez Comptes Rendes Physique, 2017, 18(5-6), 314. doi: 10.1016/j.crhy.2017.05.003.
  25. M. Churbanov, B. Denker, B. Galagan, V. Koltashev, V. Plotnichenko, M. Sukhanov, S. Sverchkov, A. Velmuzhov J. Lumin., 2022, 245, 118756. doi: 10.1016/j.jlumin.2022.118756.
  26. M. Churbanov, B. Denker, B. Galagan, V. Koltashev, V. Plotnichenko, M. Sukhanov, S. Sverchkov, A. Velmuzhov J. Lumin., 2021, 231, 117809. doi: 10.1016/j.jlumin.2020.117809.
  27. M. Churbanov, B. Denker, B. Galagan, V. Koltashev, V. Plotnichenko, M. Sukhanov, S. Sverchkov, A. Velmuzhov Opt. Mater. Express, 2019, 9(11), 4154. doi: 10.1364/OME.9.004154.
  28. L. Merkle, Z. Fleischman, E. Brown, J. Allen, U. Hommerich, M. Dubinskii Opt. Express, 2021, 29(24), 39001. doi: 10.1364/OE.441516.
  29. P. Fyodorov, M. Frolov, S. Leonov, B. Denker, B. Galagan, S. Sverchkov, V. Koltashev, V. Plotnichenko, M. Sukhanov,
  30. A. Velmuzhov Opt. Express, 2021, 29, 27674. doi: 10.1364/OE.433828.
  31. M. Frolov, S. Leonov, Yu. Korostelin, V. Kozlovsky, Ya. Srfsyrsky, M. Sukhanov, A. Velmuzhov, P. Fjodorow, B. Galagan, B. Denker,
  32. S. Sverchkov, V. Koltashev, V. Plotnichenko Opt. Mater. Express, 2022, 12(12), 4619. doi: 10.1364/OME.472550.
  33. V. Shiryaev, M. Sukhanov, A. Velmuzhov, E. Karaksina, T. Kotereva, G. Snopatin, B. Denker, B. Galagan, S. Sverchkov, V. Koltashev,
  34. V. Plotnichenko J. Non-Cryst. Solids, 2021, 567, 120939. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2021.120939.
  35. B. Denker, B. Galagan, V. Koltashev, V. Plotnichenko, G. Snopatin, M. Sukhanov, S. Sverchkov, A. Velmuzhov Opt. Laser Technol., 2022, 154, 108355. doi: 10.1016/j.optlastec.2022.108355.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Velmuzhov A.P., Galagan B.I., Denker B.I., Koltashev V.V., Sverchkov S.E., Snopatin G.E., Sukhanov M.V., Plotnichenko V.G.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».