Nové Ho -dopované nanomateriály na bázi křemenného skla pro výzkum vláknových laserů pracujících v oblasti 2 μm

Poskytovatel: Grantová agentura 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.;

Od: 2014-01-01

Do: 2016-21-31

Byly vypracovány nové metody přípravy originálních nanokrystalických materiálů (RE -dopovaných YAGů a titanátů, aluminátů). Zabudování těchto materiálů do matrice křemenného skla vypracovanou nanoparticle-doping metodou umožnilo ověření základní myšlenky tohoto projektu. Základní hypotéza projektu předpokládala, že keramické nanokrystaly mohou za určitých podmínek zlepšit luminiscenční vlastnosti prvků vzácných zemin v křemenném skle (např. fluorescenční dobu života), přičemž zůstane zachována jeho vysoká optická propustnost. Úspěšně byla vytažena řada křemenných optických vláken založených na těchto Ho a Tm –dopovaných materiálech a následně využita ve vláknových laserech pracujících v širší spektrální oblasti okolo 2 μm. Ve vláknech přiměřeně dopovaných vzácnými zeminami a Al2O3 byla potlačena fázová separace (zvyšující základní optické ztráty) a dopováním nanokrystaly bylo rovněž potlačeno klastrování vzácných zemin negativně ovlivňující účinnost laserů. Byl objasněn mechanismus působení nanokrystalů ve vláknech dopovaných vzácnými zeminami. Na základě numerického modelování DC vláken byly odhaleny zcela nové poznatky, že absorpce v dopovaných vláknech může dokonce přesáhnout teoretický limit daný poměrem jádra a claddingu. Výsledky projektu podpořily zapojení výzkumného týmu do mezinárodních spoluprací s předními světovými centry v daném oboru (např. ORC Southampton, partneři výzvy COST MP1401) a jeho posílení o nové kvalitní doktorandy (Kamrádek, Vytykáčová, Cajzl, Koška, Boháček). Výsledky dosažené s podporou projektu byly publikovány celkem v 29 publikačních výstupech: 5 impaktovaných (Jimp), 5 konferenčních sbornících registrovaných WOS (D), 1 recenzovaném časopise (Jrec), 2 zvaných přednáškách, 11 konferenčních přednáškách, 4 konferenčních posterech a 1 publikaci v edici AV „Věda kolem nás“. Od zveřejnění průkopnické práce [Podrazky, Kasik, Pospisilova, Matejec, Use of alumina nanoparticles for preparation of erbium-doped fibers, 2007 IEEE LEOS Annual Meeting Conf. Proc. 1-2, 2007, 246-247] uplynulo téměř 10 let, během kterých se tomuto tématu začala věnovat řada předních světových laboratoří z akademické, vojenské i komerční sféry. Výsledky dosažené v rámci řešeného projektu významným způsobem přispěly k završení etapy základního výzkumu v této oblasti a poslouží jako široký základ pro následný aplikovaný výzkum.

Reference:

1. P. Honzátko, Y. Baravets, I. Kašík, O. Podrazký, Wideband thulium-holmium-doped fiber source with combined forward and backward ASE at 1600- 2300 nm spectral band, Optics Letters 39 (2014) 3650-3653
2. P. Koska, P. peterka, Numerical analysis of pump propagation and absorption in specially tailored double-clad rare-earth doped fiber, Optical and Quantum Electronics 47 (2015) 3181-319
3. P. Koška, P. Peterka, V. Doya, Numerical modeling of pump absorption in coiled and twisted double-clad fibers, IEEE J. Selected Topics in Quantum Electron, 22 (2), March/April 2016, Article No. 4401508
4. I. Kašík, P. Peterka, J. Mrázek, P. Honzátko, Silica optical fibers doped with nanoparticles for fiber lasers and broadband sources, Current Nanoscience 12 (2016) 277-290
5. J. Sotor, M. Pawliszewska, G. Sobon, P. Kaczmarek, A. Przewolka, I. Pasternak, J. Cajzl, P. Peterka, P. Honzátko, I. Kašík, W. Strupinski, K.Abramski, All-fiber Ho-doped mode-locked oscillator based on a graphene saturable absorber, Optics Letters 41 (2016) 2592-259