Оптомеханическое взаимодействие в волоконных лазерах с микрооптомеханическими резонансными структурами

Аннотация: Представлены результаты исследований волоконных лазеров с пассивными модуляторами на основе микрооптомеханических резонансных структур, возбуждаемых светом (микроосцилляторов). Показано, что в волоконных лазерах на основе активных световодов, легированных редкоземельными элементами (Er, Er/Yb, Yb, Nd), оптомеханическое взаимодействие лазерного излучения с микроосцилляторами разных типов (волноводных, микрообъемных) приводит к автоколебаниям характеристик лазерного излучения на частотах релаксационных колебаний и межмодовых биений, синхронизованных с частотами собственных упругих колебаний микроосцилляторов. Установлено, что в сверхдлинном эрбий-иттербиевом волоконном лазере с нелинейным зеркалом на основе микрокантилевера лазерное фототермическое возбуждение второй моды упругих поперечных колебаний микрокантилевера позволяет осуществлять режим пассивной синхронизации мод исключительно за счет модуляции добротности лазерного резонатора. Реализованы импульсные режимы генерации с управляемой частотой следования (~76 кГц) и длительностью импульсов 2 – 5 мкс, с выходной энергией в импульсе 0.1 мкДж. На основе упрощенной физической модели указанных волоконных лазеров с микроосцилляторами разработана приближенная математическая модель, описывающая режимы пассивной синхронизации мод волоконных лазеров с микроосцилляторами, играющими в лазерном резонаторе роль зеркал с нелинейным коэффициентом отражения. Обсуждаются перспективы развития и применения рассматриваемых лазерных систем.

Ключевые слова: волоконный лазер, микромеханический резонатор, оптомеханическое взаимодействие, пассивная модуляция добротности, синхронизация мод, резонанс, автоколебания.