Amplificador y láser de fibra óptica de sílice dopada con tulio

Enar Franco-Rodríguez, Sebastián Jarabo, Francisco J. Salgado-Remacha

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Información básica

Volumen

V53 - N2 / 2020 Ordinario

Referencia

51038: 1-14

DOI

http://dx.doi.org/10.7149/OPA.53.2.51038

Idioma

English

Etiquetas

Fibra Dopada con Tulio, Láser, Amplificador óptico, Espectro Supercontinuo

Resumen

En este trabajo se presenta un láser de fibra dopada con tulio en cavidad de anillo, operando en modo continuo. El bombeo se realiza en la zona de 1600 nm mediante láseres de fibra dopada con erbio. Se ha estudiado el comportamiento con bombeo en modo continuo y en modo pulsado, obteniendo unas eficiencias del 35% y del 38%, respectivamente. Estas eficiencias son superiores a las típicas que se consiguen bombeando en 1600 nm. El láser emite en dos longitudes de onda separadas unos pocos nanómetros, situadas entre 1910 nm y 1920 nm. Al mismo tiempo, se presentan también medidas de ganancia espectral de la fibra dopada con tulio. A modo de ejemplo, se ha realizado un amplificador de fibra dopada con tulio y se ha demostrado su viabilidad amplificando un espectro supercontinuo en la región comprendida entre 1800 nm y 2000 nm, el cual podría utilizarse para bombear fibras no lineales cuya longitud de onda de dispersión cero esté situada en dicha región espectral.

Referencias

K. Scholle, S. Lamrini, P. Koopmann, P. Fuhrberg, "2 μm Laser Sources and Their PossibleApplications", Frontiers in Guided Wave Optics and Optoelectronics, Bishnu Pal (Ed.), InTech (2010).

A. E. Budarnykh, A. D. Vladimirskaya, I. A. Lobach, S. I. Kablukov, "Broad-range self-sweeping single-frequency linearly polarized Tm-doped fiber laser," Opt Lett 43, 5307-5310 (2018).

R. Liao, Y. Song, W. Liu, H. Shi, L. Chai, M. Hu, "Dual-comb spectroscopy with a single free-runningthulium-doped fiber laser," Opt Express 26, 11046-11054 (2018).

A. Pal, R. Sen, K. Bremer, S. Yao, E. Lewis, T. Sun, K. T. V. Grattan, "“All-fiber” tunable laser in the 2 μmregion, designed for CO2 detection", App Opt 51, 7011-7015 (2012).

A. M. Heidt, J. H. V. Price, C. Baskiotis, J. S. Feehan, Z. Li, S. U. Alam, D. J. Richardson, "Mid-infraredZBLAN fiber supercontinuum source using picosecond diode-pumping at 2 μm," Opt Express 21,24281-24287 (2013).

S. Liang, L. Xu, Q. Fu, Y. Jung, D. P. Shepherd, D. J. Richardson, S. U. Alam, "295-kW peak power picosecond pulses from a thulium-doped-fiber MOPA and the generation of watt-level >2.5-octave supercontinuum extending up to 5 µm," Opt Express 26, 6490-6498 (2018).

S. D. Jackson, "The spectroscopic and energy transfer characteristics of the rare earth ions used for silicate glass fibre lasers operating in the shortwave infrared," Laser & Photon Rev 3, 466–482 (2009).

A. Sincore, J. D. Bradford, J. Cook, L. Shah, M. C. Richardson, "High Average Power Thulium-Doped Silica Fiber Lasers: Review of Systems and Concepts," IEEE J Sel Top Quantum Electron 24, 0901808 (2018).

C. Romano, R. E. Tench, J. M. Delavaux, "Simulation of 2μm single clad thulium-doped silica fiberamplifiers by characterization of the 3F4 – 3H6 transition," Opt Express 26, 26080-26092 (2018).

Y. Ju, C. Yang, B. Yao, T. Dai, X. Duan, Y Ding, "The improvement of output characteristics on Tm3+- doped all-fibre laser operating at 1908 nm," J Modern Opt 64, 1298-1301 (2017).

J Geng, J. Wu, S. Jiang, J. Yu, "Efficient operation of diode-pumpled single frequency thulium-doped fiber lasers near 2 m," Opt Lett 32, 355-357 (2007).

J. Xu, M. Prabhu, J. Lu, K. I. Ueda, D. Xing, "Efficient double-clad thulium-doped fiber laser with a ring cavity," App Opt 40, 1983-1988 (2001).

J. Wang, Z. Quan, H. Shen, X. Chen, Y. Qi, B. He, J. Zhou, "Monolithic Tm-doped single-mode fiber oscillator with 27.1 W output power at 1.94 μm," Laser Phys Lett 15, 105103 (2018).

K. Yin, R. Zhu, B. Zhang, G. Liu, P. Zhou, J. Hou, "300 W-level, wavelength-widely-tunable, all-fiber integrated thulium-doped fiber laser," Opt Express 24, 11085-11090 (2016).

J. Wu, Z. Yao, J. Zong, S. Jiang, "Highly efficient high-power thulium-doped germanate glass fiber laser," Opt Lett 32, 638-640 (2006).

Z. Li, S. U. Alam, Y. Jung, A. M. Heidt, D. J. Richardson, "All-fiber, ultra-wideband tunable laser at 2 μm," Opt Lett 38, 4739-4742 (2013).

S. Kharitonov, C. S. Brès, "Isolator-free unidirectional thulium-doped fiber laser," Light: Science & Applications 4, e340 (2015).

M. Meleshkevich, N. Platonov, D. Gapontsev, A. Drozhzhin, V. Sergeev, V. Gapontsev, "415W singlemode CW thulium fiber laser in all-fiber format, " Proc. Eur. Conf. Lasers Electro-Optics Int. Quantum Electron. Conf. Dig., Munich, Germany, Paper no. CP2_3 (2007).

Z. Li, A. M. Heidt, N. Simakov, Y. Jung, J. M. O. Daniel, S. U. Alam, D. J. Richardson, "Diode-pumped wideband thulium-doped fiber amplifiers for optical communications in the 1800-2050 nm window," Opt Express 21, 26450-26455 (2013).

J. Wang, S. Liang, Q. Kang, Y. Jung, S. U. Alam, D. J. Richardson, "Broadband silica-based thulim doped fiber amplifier employing multi-wavelength pumping," Opt Express 24, 23001- 23008 (2016).

C. Lavieja, S. Jarabo, M. Marín-Doñágueda, í. J. Sola, "Mode-locked erbium-doped fiber lasers as source for optical sensor networks over C and L bands," Opt Fiber Technol 19, 476-481 (2013).

C. W. Chang, S. Chi, "Mode-locked erbium-doped fibre ring laser using nonlinear polarization rotation," J Modern Opt 45, 355-362 (1998).

J. E. Saldaña Díaz, Generación de supercontinuo mediante fibras ópticas altamente no lineales bombeadas con láseres de fibra pulsados por mode-locking pasivo, Tesis Doctoral, Universidad de Zaragoza (2018).