Vláknové lasery s pasivním spínáním činitele jakosti laserového rezonátoru

Rok: 2011

Ing. Pavel Peterka, Ph.D.

Vláknové lasery patří mezi nejpozoruhodnější výsledky výzkumu moderní optiky a laserové fyziky posledních let. Jejich použití je rozmanité, od laserů poskytujících velký výkon využitelný k řezání a sváření v průmyslu, až po citlivá zařízení vyvíjené pro dosud nejpřesnější měření frekvence a času. V Ústavu fotoniky a elektroniky AV ČR, v.v.i. jsme zkoumali nové typy pulzních vláknových laserů pracujících v režimu pasivního spínání činitele jakosti, známého též jako Q-spínání. Metoda Q- spínání je účinný způsob, jak získat velmi intenzivní (gigantické) a krátké impulsy z laseru. Ve spolupráci s vědci Univerzity v Nice ve Francii jsme získali a prezentovali původní výsledek, že úsek optického vlákna dopovaného chromem stabilizuje impulsní režim ytterbiového vláknového laseru, který jinak pracuje v režimu spontánní chaotické samopulzace [1, 2]. Tento pasivně Q- spínaný celovláknový laser generuje souvislý a relativně stabilní sled optických pulzů s vysokou opakovací rychlostí. Pro Q-spínané vláknové lasery jsme dále navrhli saturovatelný absorbér na bázi vláknových mřížek a analyzovali jeho přepínací charakteristiky [3]. Oba tyto typy pulzních vláknových laserů mohou být využity v různých oblastech techniky, např. v laserových systémech pro zpracování materiálu nebo jako medicínské laserové systémy. Při výzkumu těchto pulzních vláknových laserů jsme pozorovali působivý jev samovolného rozmítání vlnové délky laseru v rozsahu téměř 10 nm a opakovací periodou cca 2 s. Naše pozorování tohoto rozmítání bylo vůbec první zmínkou o tomto jevu ve vláknových laserech, alespoň v dostupné literatuře [4, 5]. Ačkoliv tento jev je v kontinuálně pracujících vláknových laserech nežádoucí nestabilitou, může najít užitečnou aplikaci např. v jednoduchém laseru s rozmítáním vlnové délky pro systémy optických vláknových senzorů.

Samovolné rozmítání vlnové délky pozorované u volně běžících vláknových laserů.

1. Dussardier, B. – Maria, J. – Peterka, P.: Passively Q-switched ytterbium- and chromium-doped all-fiber laser, Applied Optics Vol. 50 (2011), E20-E23.
2. Dussardier, B. – Blanc, W. – Peterka, P.:"Tailoring of the local environment of active ions in rare-earth- and transition-metal-doped optical fibres, and potential applications", book chapter in Selected topics on optical fiber technology, editors M. Yasin, S. W. Harun, and H. Arof, InTech, Croatia, February 2012.
3. Peterka, P. – Honzátko, P. – Slavík, R.: "Celovláknový laser s pasivním Q-spínáním", přihláška vynálezu č. PV 2011-362, 17. června 2011.
4. Peterka, P. – Maria, J. – Dussardier, B. – Slavik, R. – Honzatko, P. – Kubecek V.: "Long-period fiber grating as wavelength selective element in double-clad Yb-doped fiber-ring lasers", Laser Phys. Lett. Vol. 6, (2009), 732-736.
5. P. Peterka, P. Navrátil, J. Maria, B. Dussardier, R. Slavík, P. Honzátko, and V. Kubeček, "Self-induced laser line sweeping in double-clad Yb-doped fiber-ring lasers", Laser Phys. Lett. 9, 445-450 (2012).