Искажение формы рефлектограммы в распределенных волоконных системах при наличии спонтанного шума в зондирующем излучении

Н. И. Калмыков, Д. А. Коваленко, И. А. Лобач, С. И. Каблуков

  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
  • ООО “СибСенсор”, г. Новосибирск
Аннотация: Исследовано влияние шума, вызванного спонтанным излучением, в зондирующем импульсном излучении на искажение форм рефлектограмм в распределенном датчике температуры на основе комбинационного рассеяния света. Поскольку доля спонтанного излучения, выходящего из используемого эрбиевого усилителя, может достигать 50% от полной мощности, это приводит к отклонениям рефлектограмм в датчике температуры от теоретической экспоненциальной зависимости и, в итоге, может давать ошибку измерения температуры в несколько градусов. Фильтрация излучения модулятором амплитуды позволяет уменьшить эти отклонения. Проведены теоретическое и экспериментальное исследования влияния спонтанного излучения на рефлектограммы.
Ключевые слова: распределенный датчик температуры, комбинационное рассеяние света, спонтанное излучение, рефлектограмма, спектральная фильтрация.
Поступила в редакцию: 15.09.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1107–1112
Образец цитирования: Н. И. Калмыков, Д. А. Коваленко, И. А. Лобач, С. И. Каблуков, “Искажение формы рефлектограммы в распределенных волоконных системах при наличии спонтанного шума в зондирующем излучении”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1107–1112 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1107–1112]

Скачать (.pdf)

Оптические волокна с массивом волоконных брэгговских решеток для сенсорных систем и случайных лазеров

С. М. Попов, О. В. Бутов, А. О. Колосовский, В. В. Волошин, И. Л. Воробьёв, В. А. Исаев, Д. В. Ряховский, М. Ю. Вяткин, А. А. Рыбалтовский, А. А. Фотиади, Ли Ся, Чжоин Ван, Д. С. Липатов, Ю. К. Чаморовский

  • Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН
  • Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, г. Москва
  • University of Mons, Belgium
  • Ульяновский государственный университет
  • Huazhong University, China
  • Институт химии высокочистых веществ РАН им. Г. Г. Девятых, г. Нижний Новгород
Аннотация: Представлены последние результаты работы коллектива Института радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН по записи протяжённых массивов волоконных брэгговских решёток (ВБР) в процессе вытяжки световода. Рассмотрены свойства таких структур, а также приведены примеры их применения в сенсорной системе СВЧ мультиплексирования сигнала высокой плотности и в качестве основы для изготовления одночастотных волоконных лазеров. Исследованы оптические и лазерные характеристики массивов ВБР, записанных с помощью лазерного УФ излучения с длиной волны 248 нм как в стандартных одномодовых телекоммуникационных световодах типа SMF-28, так и в активных световодах с сердцевиной, легированной ионами эрбия.
Ключевые слова: массивы волоконных брэгговских решёток, оптические сенсоры, СВЧ демодуляция, активные оптические волокна, волоконные лазеры.
Поступила в редакцию: 26.10.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1101–1106
Образец цитирования: С. М. Попов, О. В. Бутов, А. О. Колосовский, В. В. Волошин, И. Л. Воробьёв, В. А. Исаев, Д. В. Ряховский, М. Ю. Вяткин, А. А. Рыбалтовский, А. А. Фотиади, Ли Ся, Чжоин Ван, Д. С. Липатов, Ю. К. Чаморовский, “Оптические волокна с массивом волоконных брэгговских решеток для сенсорных систем и случайных лазеров”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1101–1106 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1101–1106]

Скачать (.pdf)

Чувствительный элемент датчика изгиба на многосердцевинном световоде с внутриволоконными интерферометрами Фабри–Перо

О. Н. Егорова, С. Г. Журавлев, В. И. Пустовой, С. Л. Семёнов

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научный центр волоконной оптики РАН, г. Москва
Аннотация: Предложен новый тип чувствительного элемента датчика направления и величины изгиба, основанный на внутриволоконных интерферометрах Фабри–Перо в сердцевинах многосердцевинного оптического волокна. Измеренная чувствительность к величине радиуса изгиба составила 81 пм/м-1. Установлено, что эта чувствительность может быть увеличена за счет использования световодов, образующих предложенный чувствительный элемент, с разными диаметрами.
Ключевые слова: интерферометр Фабри–Перо, датчик изгиба, многосердцевинное оптическое волокно.
Поступила в редакцию: 26.10.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1096–1100
Образец цитирования: О. Н. Егорова, С. Г. Журавлев, В. И. Пустовой, С. Л. Семёнов, “Чувствительный элемент датчика изгиба на многосердцевинном световоде с внутриволоконными интерферометрами Фабри–Перо”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1096–1100 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1096–1100]

Скачать (.pdf)

Исследование пространственных характеристик выходного пучка каскадного ВКР-лазера с многомодовой диодной накачкой

А. Г. Кузнецов, С. И. Каблуков, Е. В. Подивилов, С. А. Бабин

  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
  • Новосибирский государственный университет
Аннотация: Исследованы пространственные характеристики выходного пучка каскадного ВКР-лазера с многомодовой накачкой. Измерены профили интенсивности пучков проходящего излучения накачки, а также 1-го и 2-го стоксовых порядков ВКР-генерации в двух различных конфигурациях лазеров: в классическом лазере с двумя парами отражателей и в схеме с полуоткрытм резонатором для 2-го стоксова порядка. Показано, что динамика изменений профилей интенсивности пучков излучения в двух рассматриваемых резонаторах существенно различается. Полученные данные для профилей пучков анализируются совместно с мощностными характеристиками каскадного ВКР-лазера в рамках балансной модели взаимодействия излучения накачки и стоксовых компонент ВКР.
Ключевые слова: ВКР-генерация, многомодовый градиентный световод, волоконные брэгговские решетки, балансная модель.
Поступила в редакцию: 26.10.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1090–1095
Образец цитирования: А. Г. Кузнецов, С. И. Каблуков, Е. В. Подивилов, С. А. Бабин, “Исследование пространственных характеристик выходного пучка каскадного ВКР-лазера с многомодовой диодной накачкой”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1090–1095 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1090–1095]

Скачать (.pdf)

Полностью стеклянные одномодовые микроструктурированные волоконные световоды с сердцевиной большого диаметра и малыми изгибными потерями

А. Н. Денисов, С. Л. Семёнов

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научный центр волоконной оптики им. Е.М.Дианова, г. Москва
Аннотация: Приведены результаты теоретических исследований полностью стеклянных микроструктурированных волоконных световодов (МВС) с сердцевиной диаметром 20 мкм, содержащих два слоя круглых элементов из легированного фтором кварцевого стекла с пониженным показателем преломления, имеющих разные диаметры и различные расстояния между собой. Численный анализ свойств этих МВС проводился с использованием метода конечных элементов. Рассчитаны потери на вытекание фундаментальных и высших мод в спектральном диапазоне 0.75–1.65 мкм для прямых и изогнутых МВС. Показано, что рассмотренный дизайн МВС позволяет получить одномодовый режим излучения в диапазоне 0.98–1.26 мкм при радиусе изгиба до 0.08 м, при этом потери на вытекание для изогнутого МВС на длине волны 1,05 мкм составляют 0.046 дБ/м.
Ключевые слова: микроструктурированные волоконные световоды, одномодовые волоконные световоды, световоды с большим полем моды, метод конечных элементов.
Поступила в редакцию: 26.10.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1081–1089
Образец цитирования: А. Н. Денисов, С. Л. Семёнов, “Полностью стеклянные одномодовые микроструктурированные волоконные световоды с сердцевиной большого диаметра и малыми изгибными потерями”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1081–1089 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1081–1089]

Скачать (.pdf)

Применение комплексных полносвязных нейронных сетей для компенсации нелинейности в волоконно-оптических линиях связи с поляризационным уплотнением каналов

С. А. Богданов, О. С. Сидельников, А. А. Редюк

  • Новосибирский государственный университет
Аннотация: Предложена схема компенсации нелинейных искажений в протяженных волоконно-оптических линиях связи с поляризационным уплотнением каналов, основанная на полносвязных нейронных сетях с комплекснозначной арифметикой. Функция активации разработанной схемы позволяет учитывать нелинейное взаимодействие сигналов разных поляризационных компонент. Проведено сравнение этой схемы с линейной схемой и нейронной сетью, которая обрабатывает сигналы разных поляризаций независимо, и показано превосходство предложенной архитектуры нейронной сети.
Ключевые слова: волоконно-оптические системы связи, нелинейность оптического волокна, полносвязные нейронные сети, поляризационное уплотнение каналов, компенсация нелинейных искажений.
Поступила в редакцию: 26.10.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1076–1080
Образец цитирования: С. А. Богданов, О. С. Сидельников, А. А. Редюк, “Применение комплексных полносвязных нейронных сетей для компенсации нелинейности в волоконно-оптических линиях связи с поляризационным уплотнением каналов”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1076–1080 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1076–1080]

Скачать (.pdf)

Суперконтинуум среднего ИК диапазона, инициируемый двухкаскадным ВКР в револьверном световоде, заполненном дейтерием

Ю. П. Яценко, А. В. Гладышев, И. А. Буфетов

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова, г. Москва
Аннотация: Численно исследована генерация когерентного суперконтинуума в области длин волн более 2.4 мкм среднего ИК диапазона, инициируемая двухкаскадным ВКР в револьверном световоде, заполненном дейтерием, при накачке положительно чирпированными пикосекундными импульсами на длине волны 1.03 мкм. Показано, что максимальные эффективности преобразования во вторую стоксову компоненту достигаются на длинах световода, где спектр сильно уширен за счет керровских нелинейных эффектов. Определена область оптимальных параметров (давление дейтерия, длина световода. энергия и длительность импульсов), обеспечивающих квантовую эффективность на уровне 50% и ширину суперконтинуума в области среднего ИК диапазона, превышающую 1000 нм. Установлено, что когерентные свойства суперконтинуума определяются длительностью импульса, величиной его чирпа и дисперсионными характеристиками в каждой зоне пропускания световода. Показана возможность формирования в среднем ИК диапазоне одиночного сжатого импульса с длительностью 20 фс и энергией 1.9 мкДж.
Ключевые слова: световод с полой сердцевиной, чирпированные пикосекундные импульсы, вынужденное комбинационное рассеяние, суперконтинуум.
Поступила в редакцию: 30.09.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1068–1075
Образец цитирования: Ю. П. Яценко, А. В. Гладышев, И. А. Буфетов, “Суперконтинуум среднего ИК диапазона, инициируемый двухкаскадным ВКР в револьверном световоде, заполненном дейтерием”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1068–1075 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1068–1075]

Скачать (.pdf)

Генерация высокоэнергетичных одиночных импульсов и импульсных кластеров в волоконных иттербиевых лазерах с квазисинхронной модуляцией мощности накачки

А. В. Иваненко, Б. Н. Нюшков, С. В. Смирнов

  • Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
  • Новосибирский государственный технический университет
Аннотация: Исследованы дополнительные возможности разработанного авторами метода квазисинхронной модуляции мощности накачки для наносекундной высокоэнергетичной импульсной генерации в волоконных лазерах с долгоживущим (порядка 1 мс) верхним лазерным уровнем. На примере волоконного Yb-лазера показано, что квазисинхронная модуляция мощности накачки позволяет генерировать не только периодическую последовательность одиночных наносекундных импульсов, но и регулярные импульсные кластеры с контролируемым количеством наносекундных субимпульсов, составляющих кластер. Кроме того, исследованы возможности масштабирования энергии лазерных импульсов, получаемых методом квазисинхронной модуляции мощности накачки, при переходе к использованию активных волокон с двойной оболочкой и более мощных многомодовых источников накачки. В конфигурации лазера с сохранением линейной поляризации излучения получены импульсы с энергией до 430 нДж. Полученные результаты значительно расширяют возможности применения метода квазисинхронной модуляции мощности накачки в традиционных волоконных лазерах на основе вынужденной эмиссии.
Ключевые слова: волоконные лазеры, квазисинхронная модуляция мощности накачки, импульсные кластеры.
Поступила в редакцию: 26.10.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1061–1067
Образец цитирования: А. В. Иваненко, Б. Н. Нюшков, С. В. Смирнов, “Генерация высокоэнергетичных одиночных импульсов и импульсных кластеров в волоконных иттербиевых лазерах с квазисинхронной модуляцией мощности накачки”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1061–1067 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1061–1067]

Скачать (.pdf)

Оптимизация эффективности эрбиевого волоконного световода-конуса

М. М. Худяков, А. Е. Левченко, В. В. Вельмискин, К. К. Бобков, С. С. Алёшкина, М. М. Бубнов, М. В. Яшков, А. Н. Гурьянов, Л. В. Котов, М. Е. Лихачёв

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова, г. Москва
  • Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых РАН, г. Нижний Новгород
  • James C. Wyant College of Optical Science, University of Arizona, USA
Аннотация: Разработан конусный эрбиевый световод с накачкой по оболочке с рекордно большим для эрбиевых световодов диаметром сердцевины (100 мкм) и близким к дифракционно-ограниченному качеством формируемого пучка (M2∼ 1.3). Оптимизация параметров световода-конуса обеспечила высокую (18%) эффективность преобразования излучения накачки с длиной волны 976 нм в излучение сигнала на длине волны 1560 нм.
Ключевые слова: световод-конус, эрбиевый волоконный световод, большое поле моды
Поступила в редакцию: 26.10.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1056–1060
Образец цитирования: М. М. Худяков, А. Е. Левченко, В. В. Вельмискин, К. К. Бобков, С. С. Алёшкина, М. М. Бубнов, М. В. Яшков, А. Н. Гурьянов, Л. В. Котов, М. Е. Лихачёв, “Оптимизация эффективности эрбиевого волоконного световода-конуса”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1056–1060 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1056–1060]

Скачать (.pdf)

Одночастотный эрбиевый лазер со случайной распределенной обратной связью на основе неупорядоченных структур, созданных фемтосекундным лазерным излучением

М. И. Скворцов, С. Р. Абдуллина, А. А. Вольф, А. В. Достовалов, А. Е. Чурин, О. Н. Егорова, С. Л. Семёнов, К. В. Проскурина, С. А. Бабин

  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
  • Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН, Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова, г. Москва
Аннотация: Технология записи структур фемтосекундным лазерным излучением позволяет изготавливать неупорядоченные структуры, способные усиливать интенсивность обратного рэлеевского рассеяния внутри волоконного световода при относительно низких наведенных потерях, что делает актуальным их применение в качестве отражателей в волоконных лазерах. Нами представлен узкополосный эрбиевый лазер со случайной распределенной обратной связью, созданной с применением методики фемтосекундной записи, в конфигурациях с полуоткрытым и кольцевым резонаторами. Для схемы с полуоткрытым резонатором одночастотный режим генерации наблюдался до уровня выходной мощности 2.8 мВт, при этом ширина линии составила около 10 кГц. Для конфигурации, включающей кольцевой резонатор, одночастотный режим наблюдался во всем диапазоне мощности генерации. При максимальной выходной мощности 7 мВт ширина линии не превышала 0.7 кГц.
Ключевые слова: одночастотный волоконный лазер, случайная распределенная обратная связь, фемтосекундная модификация показателя преломления.
Поступила в редакцию: 26.10.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:12, 1051–1055
Образец цитирования: М. И. Скворцов, С. Р. Абдуллина, А. А. Вольф, А. В. Достовалов, А. Е. Чурин, О. Н. Егорова, С. Л. Семёнов, К. В. Проскурина, С. А. Бабин, “Одночастотный эрбиевый лазер со случайной распределенной обратной связью на основе неупорядоченных структур, созданных фемтосекундным лазерным излучением”, Квантовая электроника, 51:12 (2021), 1051–1055 [Quantum Electron., 51:12 (2021), 1051–1055]

Скачать (.pdf)