Thuliem dopovaná optická vlákna pro vláknové lasery pro spektrální oblast v okolí 2 mikrometru

Poskytovatel: Grantová agentura Akademie věd ČR

Řešitel: Dr. Ing. Ivan Kašík

Členi: Ing. Jan Aubrecht, Ph.D.; Dr. Ing. Pavel Honzátko; Ing. Jan Mrázek, Ph.D.; Ing. Pavel Peterka, Ph.D.; Ing. Ondřej Podrazký, Ph.D.; RNDr. Radan Slavík, Ph.D., DSc.

Od: 2012-07-01

Do: 2015-06-30

Hlavní myšlenkou navrhovaného projektu je zvýšení účinnosti thuliem dopovaných vláknových laserů cestou zabudování keramických nanočástic dopovaných prvky vzácných zemin (RE) do skelné matrice optických vláken. Keramické nanočástice brání klastrování prvků vzácných zemin, které by jinak podporovalo nežádoucí nezářivé přechody a snižovalo tak účinnost laseru. Velikost nanočástic na úrovni jednotek až několika desítek nanometrů zároveň nemá zásadní vliv na nárůst optického útlumu aktivního vlákna, který by rovněž mohl přispívat k nežádoucímu snížení účinnosti laseru. Dalším důvodem pro zvýšení účinnosti by měla být nižší fononová energie keramických nanočástic oproti sklovině jádra vláken. Navržený přístup vyžaduje řešení zásadní otázky teplotní stability nanočástic, která úzce souvisí s jejich složením.

Byla vypracována univerzální metoda sol-gel přípravy nanočástic dopovaných RE. Bylo dosaženo významnému pokroku v objasnění vztahu mezi strukturou materiálů v nanometrickém měřítku (nanokrystaly) a fluorescenčními vlastnostmi (dobou života) optických vláken dopovaných RE vázaných na tyto nanokrystaly. Bylo dosaženo pokroku v rozvoji analytických metod chemického mapování a numerických modelovacích metod vláknových laserů. Byly zobecněny mechanismy vysokoteplotních procesů této koncepce přípravy optických vláken s nanostrukturovaným jádrem.

Publikace:

1. I. Kašík, O. Podrazký, J. Mrázek, J. Cajzl, J. Aubrecht, J. Proboštová, P. Peterka, P. Honzátko, A. Dhar: „Erbium and Al₂O₃ nanocrystals -doped silica optical fibres“, Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Technical Sciences 62, 2014, 641-646 (IF= 1.0, Q2) 
2. J. Mrázek, I. Kašík, L. Procházková, V. Čuba, J.
   Aubrecht, J. Cajzl, O. Podrazký, P. Peterka, M. Nikl: „Active optical fibres doped with ceramic nanocrystals“, Advances in Electrical and Electronic Engineering 12, 2014, 567-574. 
3. P. Peterka, P. Honzátko, I. Kašík, J. Cajzl, O. Podrazký: „Thulium-doped optical fibres and components for fibre lasers in 2 μm spectral range“, Proc. Wave and Quantum Aspects of Contemporary Optics (SPIE), 9441, 2014, p. 94410B1-94410B6. 
4. J. Cajzl, P. Peterka, P. Honzátko, J. Mrázek, O. Podrazký, F. Todorov, P. Gladkov, J. K. Sahu, M.Nunez-Velazquez, P. Nekvindová, I. Kašík:” Characterization of fluorescence lifetime of Tm-doped fibres with increased quantum conversion efficiency“, Proc. Photonics, Devices and Systems VI (SPIE), 9450, 2015, p. 945017-1 – 945017-8.
5. J. Mrázek, M. Nikl, I. Kašík, O. Podrazký, J. Aubrecht, A. Beitlerová: “Nanoparticle-doped radioluminescent silica optical fibres“, Proc. Optical Fibres and Their Applications (SPIE) 9228, 2014, p. 922805-1.