Экспериментальное исследование дисперсионных и

УДК 535.14(06)+004.056(06) Фотоника и информационная оптика
А.Е. ЛЕВЧЕНКО, Ю.П. ЯЦЕНКО, А.Д. ПРЯМИКОВ,
А.Ф. КОСОЛАПОВ, С.Л. СЕМЕНОВ
Научный центр волоконной оптики при ИОФ им. А.М. Прохорова РАН, Москва
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИСПЕРСИОННЫХ И НЕЛИНЕЙНЫХ СВОЙСТВ СВЕТОВОДОВ С
МИКРОСТРУКТУРИРОВАННОЙ ОБОЛОЧКОЙ
Теоретически и экспериментально исследованы дисперсионные и волноводные характеристики двухслойных микроструктурированных световодов с различным коэффициентом заполнения в слоях. Показано, что изменение коэффициента
заполнения во втором слое позволяет достичь меньших эффективных сечений для
моды и в более широких пределах управлять дисперсионными характеристиками.
В изготовленных образцах двухслойных световодов впервые получено преобразование частоты за счет четырехволнового смешения с частотным сдвигом 5460см–1
(1098–687нм) и эффективностью 0.1% при мощности непрерывной накачки
200 мВт и длине усиления 100 м.
В последние годы интенсивно развивается новое направление в технологии изготовления волоконных световодов – микроструктурированные
световоды, имеющие несколько слоев симметрично расположенных отверстий заполненных воздухом, окружающих сердцевину [1-3]. Они обладают уникальными дисперсионными характеристиками, которые, в
частности, позволяют сместить нуль дисперсии световодов на основе
плавленого кварца в область коротких длин волн (λ0 < 0.8мкм) и сохранять
одномодовый режим в очень широком спектральном диапазоне. Эти
свойства представляют исключительный интерес для проблемы создания эффективных волоконных преобразователей частоты в диапазоне
0.6–1.5 мкм. Так, для любого частотного сдвига в этом диапазоне становится возможным путем подбора параметров (в частности, коэффициента
заполнения k = d/Λ, где d – диаметр отверстий, а Λ – расстояние между
ними) «подогнать» нуль дисперсии под необходимую для этого сдвига
длину волны накачки. При этом даже для больших частотных сдвигов
появляется возможность компенсации материальной дисперсии волноводной дисперсией при одномодовом режиме распространения для всех
взаимодействующих волн. Первые успешные эксперименты по четырехволновому смешению в микроструктурированныx световодах со смещенным в область коротких длин нулем дисперсии были выполнены в
работах [4, 5]. В этих работах использовались световоды, изготовленные
по капиллярной технологии (stack and draw technique), имеющие гексаго268
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 4
УДК 535.14(06)+004.056(06) Фотоника и информационная оптика
нальную симметрию отверстий и достаточно большое число слоев (≥ 6).
Процесс изготовления таких многослойных световодов достаточно трудоемок.
В данной работе впервые исследовано параметрическое преобразование частоты в двухслойных световодах, изготовленных нами с использованием оригинальной методики, позволяющей значительно упростить
технологический процесс. Показано, что в двухслойных SiO2 световодах,
имеющих неодинаковый коэффициент заполнения в слоях, существует
область параметров, где волноводные потери и эффективная площадь моды достаточно малы, и эти световоды могут быть применены для получения параметрического преобразования частоты со сдвигом более чем 5000
см–1 при непрерывных накачках излучением титан сапфирового лазера.
Теоретически показано, что, увеличивая коэффициент заполнения во втором слое по сравнению с первым, можно достичь меньшей эффективной
площади моды, большего диапазона длин волн, в котором возможна ее
локализация, и более гибкого управления дисперсионными характеристиками, чем в случае одинаковых коэффициентов заполнения в слоях. В
изготовленных двухслойных световодах, имеющих больший коэффициент
заполнения во втором слое, впервые в процессе четырехволнового смешения получено преобразование длины волны сигнального излучения
1098 нм в излучение на длине волны 687 нм с эффективностью 0.1% при
непрерывной накачке 200 мВт и длинах усиления порядка 100 м.
Список литературы
1. Knight J.C., Birks T.A., Russel P.St.J. , Atkin D.M. // Opt. Lett. 1996. 21. P.547.
2. Knight J.C., Birks T.A. , Russel P.St.J., J.P. de Sandro // J. Opt. Soc. Am. 1998. A15. P.748.
3. Knight J.C., Arriaga J., Birks T.A. // IEEE Photonic Technology Lett. 2000. 12. P.807.
4. Wadsworth W.J. , Joly N. , Knight J.C. et.al. // Optics Express. 2004. 12. P.299.
5. Andersen T.V., Hilligsoe K.M., Nielsen C.K. et.al. // Optic Express. 2004. 12. P.4113.
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 4
269