Импульсные лазеры на основе иттербиевых и висмутовых волоконных световодов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, кандидат физико-математических наук Крылов, Александр Анатольевич

• Крылов, Александр Анатольевич
• кандидат физико-математических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Крылов, Александр Анатольевич

Введение.

Глава 1. Лазеры на основе иттербиевых и висмутовых волоконных световодов (по литературе).

1.1 Иттербиевый волоконный световод с многоэлементной первой оболочкой.

1.2 Волоконный световод, легированный висмутом, и лазеры на его основе.

1.3 Перестройка длины волны излучения волоконных лазеров.

1.4 Пассивная синхронизация мод волоконных лазеров.

1.5 Насыщающийся поглотитель SESAM.

1.6 Методы компенсации ДГС внутри резонатора. Компенсатор ДГС на основе пары отражательных дифракционных решеток.

1.7 Волоконные лазеры с модуляцией добротности резонатора.

1.8 Усилители излучения на основе световодов с увеличенной площадью фундаментальной моды.

1.9 Постановка задач.

Глава 2. Иттербиевый волоконный импульсный лазер с акустооптической перестройкой длины волны излучения.

2.1 Акустооптический фильтр (АОФ) и затвор (АОЗ).

2.2 Интегрирование анизотропного АОФ с изотропным волоконным резонатором. Высокоотражающее акустооптическое зеркало.

2.3 Варьирование режимов генерации иттербиевого лазера, содержащего нелинейное усиливающее кольцевое зеркало.

2.4 Минимизация длительности импульсов иттербиевого волоконного лазера в режиме активной модуляции добротности резонатора.

2.5 Усилитель импульсного излучения в диапазоне длин волн 1070-1090 нм на основе активированного иттербием МПО-световода с увеличенной площадью фундаментальной моды.

2.6 Выводы.

Глава 3. Висмутовый волоконный лазер, работающий в режиме пассивной синхронизации мод.

3.1 Алюмосиликатные висмутовые световоды, изготовленные с помощью технологий МСУБ и БРСТО.

3.2 Синхронизация мод в висмутовом волоконном лазере без компенсации дисперсии групповых скоростей в резонаторе.

3.2.1 Лазер с волоконной брэгговской решеткой (ВБР).

3.2.2 Лазер с широкополосным волоконным зеркалом Саньяка (ВЗС).

3.3 Выводы.

Глава 4. Висмутовый волоконный лазер с внутрирезонаторной компенсацией дисперсии групповых скоростей.

4.1 Экспериментальная схема лазера с компенсатором ДГС.

4.2 Синхронизация мод в висмутовом волоконном лазере с внутрирезона-торным регулированием дисперсии групповых скоростей.

4.2.1 Компенсатор ДГС №1.

4.2.2 Компенсатор ДГС №2.

4.3 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Импульсные лазеры на основе иттербиевых и висмутовых волоконных световодов»

С момента своего появления в 60-х годах XX века [1,2], волоконные лазеры интенсивно исследовались и уже в начале XXI столетия, в связи с достижениями в разработке мощных и компактных полупроводниковых источников накачки [3,4], получили достаточно широкое распространение в таких областях науки и техники как обработка материалов (сварка, резка, маркировка, микрообработка) [5,6], медицина [7,8], высокоскоростная и трансконтинентальная волоконная связь [9,10], нелинейная оптика [11,12], метрология [13,14]. К основным преимуществам волоконных лазеров относятся компактность; надежность, обязанная простоте конструкции и минимуму юстируемых элементов; экономичность, обусловленная высокой эффективностью системы накачки; отсутствие серьезных проблем с теплоотводом даже при уровне выходной мощности в сотни ватт; возможность генерировать как одномодовые (практически гауссовы), так и многомодовые пучки; удобство доставки излучения к месту применения с помощью гибкого волоконного кабеля; широкий диапазон мощностей в непрерывном режиме генерации (от единиц мВт до десятков кВт) [5], а также длительностей импульсов в импульсном режиме работы (от единиц микросекунд [5] вплоть до десятков фемтосекунд [6]).

Современная технология изготовления преформ для вытяжки волоконных световодов методами МС\Ю (модифицированное химическое осаждение из газовой фазы) [15,16], УАО (аксиальное осаждение из газовой фазы) [17,18], 0\Т) (внешнее осаждение из газовой фазы) [19,20] и БРСУТ) (химическое осаждение из плазмы) [21,22] позволяет добиваться низких потерь излучения фундаментальной моды (вплоть до 0.2 дБ/км на длине волны 1.55 мкм [15]), варьировать состав сердцевины и оболочки световода, создавать профили показателя преломления различной формы для получения нужных характеристик световода (таких как диаметр поля фундаментальной моды, число мод, волноводная дисперсия основной и высших мод, нелинейность [23]). При этом в лазерной технике, в основном используются одномодовые световоды, которые поддерживают распространение только одной поперечной моды, имеющей практически гауссово распределение интенсивности излучения по сечению световода [23]. Это дает возможность фокусировать излучение с торца такого световода в пятно диаметром несколько микрон, что необходимо, например, для прецизионной обработки материалов [24].

В последнее время все большее распространение получают лазеры на основе активированных иттербием световодов из кварцевого стекла, сердцевина которых легирована также оксидами алюминия (А120з) или фосфора (Р2О5) [25,26], с длиной волны генерации, лежащей в ближней инфракрасной (ИК) области (~1 мкм) [27]. Несмотря на то, что концентрации активных ионов в сердцевине такого световода относительно невелики см") по сравнению с объемными активными элементами твердотельных лазеров вследствие возникающих эффектов концентрационного тушения [28,29] и кластеризации [30,31], которые приводят к снижению квантовой эффективности переходов, высокие коэффициенты усиления и эффективности генерации в соответствующих волоконных лазерах и усилителях достигаются за счет увеличения длины активированного световода, которая может составлять десятки метров.

Одно из главных преимуществ волоконных лазеров связано с эффективной системой ввода излучения накачки в активированный световод [32]. При этом в качестве накачки используются, в основном, полупроводниковые лазерные диоды на основе структуры 1пОаАз, излучение которых с помощью микролинз вводится в одномодовые или многомодовые световоды [3,4]. В последнее время достигнуты существенные успехи в разработке многомодовых лазерных диодов с широкой излучательной поверхностью и большим ресурсом работы со стабильной средней мощностью излучения более 10 Вт в диапазоне длин волн 900-Н580 нм, который согласуется с полосой поглощения иона иттербия в сердцевине световода на основе кварцевого стекла [27].

Открытие эффекта фоторефракции в световодах [33] и разработка техники записи отражательных брэгговских решеток (ВБР) в его сердцевине [34] позволило формировать высокоселективные зеркала волоконных лазеров непосредственно в световоде. Таким образом, появилась возможность создавать полностью волоконные лазерные системы без объемных элементов [35,36].

Эффективность современного иттербиевого одномодового волоконного лазера, работающего в непрерывном режиме, достигает 85% по отношению к диодной накачке, и 30% — "от розетки" [5]. Все перечисленные преимущества волоконных лазеров, наряду с успехами в развитии технологии изготовления активированных световодов, позволили разработать иттербиевый лазер, работающий в непрерывном режиме (длина волны генерации -1.064 мкм), с одномодовым волоконным выходом средней мощностью излучения более 1 кВт и многомодовым волоконным выходом (путем объединения выходов нескольких одномодовых лазеров) - более 50 кВт [5].

Наряду с непрерывными, интенсивно развиваются также импульсные волоконные лазеры, работающие в режимах модуляции добротности резонатора и синхронизации мод [32], реализация которых предполагает включение в резонатор таюке и объемных оптических элементов (в том числе поляризационно-чувствительных), таких как модулятор потерь (или фазы), насыщающийся поглотитель, компенсатор дисперсии. Эти объемные элементы необходимо жестко интегрировать (в современной волоконной оптике общепринят термин "пигтейлировать") с наименьшими потерями со световодами, что является довольно трудной задачей, поскольку требует особых технологических решений. Генерация лазера в импульсном режиме сопровождается существенным увеличением интенсивности излучения, распространяющегося по протяженному световоду, вследствие чего начинают оказывать влияние нелинейные эффекты [37], что приводит к нежелательному ограничению интенсивности и максимальной энергии лазерных импульсов.

Для генерации ультракоротких импульсов (УКИ) в режиме пассивной синхронизации мод необходимо компенсировать значительную величину дисперсии групповых скоростей (ДГС) внутри резонатора [32,37]. Для этого в него включаются объемные или волоконные компенсаторы ДГС, которые вносят дополнительные пассивные потери и усложняют его конструкцию. Таким образом, разработка импульсных волоконных лазеров является достаточно сложной задачей, требующей преодоления целого ряда трудностей, но, вместе с тем, весьма актуальной.

Широкие полосы люминесценции активных центров в сердцевине световода [32] позволяют создавать перестраиваемые в широком спектральном диапазоне непрерывные [38,39], а также импульсные [40,41] лазеры. При этом обеспечить высокую скорость перестройки с одной длины волны на другую, а также узкую спектральную полосу пропускания, высокую эффективность и малые вносимые потери позволяют быстродействующие акустооптические перестраиваемые спектральные фильтры [42,43]. Однако для их эффективной работы входное излучение должно быть плоскополяризованным [43], что приводит к необходимости согласования таких фильтров с дешевым стандартным изотропным световодом с целью обеспечения стабильной генерации лазера без флуктуаций выходной мощности. К тому же сдвиг несущей частоты излучения, возникающий при дифракции света на бегущей звуковой волне, приводит к довольно сложной картине генерации лазера [44] с возможностью реализации даже стабильного импульсного режима [40].

В настоящее время проводится работа по расширению диапазонов выходных характеристик волоконных непрерывных и импульсных лазеров. В частности, диапазона длин волн излучения. Недавно были опубликованы результаты исследования нового типа активной среды — волоконного световода на основе кварцевого стекла, сердцевина которого легирована висмутом [45]. Полосы поглощения активных висмутовых центров в нем лежат в диапазоне длин волн генерации волоконных иттербиевого и ВКР-лазеров [45,46], что очень удобно с точки зрения создания полностью волоконной системы, а их спектр люминесценции простирается от 1.1 мкм до 1.7 мкм [46]. Это, в свою очередь, даёт основания надеяться на возможность генерации УКИ с длительностью вплоть до субпикосекунд при осуществлении режима пассивной синхронизации мод, что может явиться альтернативой хорошо известному твердотельному лазеру УКИ на кристалле форстерита, легированного хромом [47].

Однако довольно малая концентрация висмута приводит к необходимости работать с большими длинами световодов, достигающими десятков метров [45,46]. Это создает значительные трудности при разработке лазеров УКИ, так как существенная величина ДГС и влияние нелинейных эффектов внутри длинного волоконного резонатора препятствуют сокращению длительности и увеличению энергии лазерных импульсов.

Круг задач, рассматриваемых в данной работе, связан с исследованием иттербиевых импульсных волоконных лазеров с перестройкой длины волны излучения, в резонатор которых помимо активированных иттербием изотропных световодов входят дополнительные элементы, обеспечивающие работу лазера в импульсном режиме и перестройку длины волны генерации. Наряду с этим исследуется возможность усиления излучения таких лазеров и достижения импульсных мощностей узкополосного излучения киловаттного уровня.

В число задач данной работы также входило исследование возможности реализации режима непрерывной пассивной синхронизации мод в лазере на основе нового типа активной среды — световода, легированного висмутом. При этом с целью сокращения длительности УКИ исследовалась схема лазера с внутрирезонаторным компенсатором ДГС на основе пары отражательных дифракционных решеток.

Таким образом, актуальность диссертационной работы определяется необходимостью реализации эффективных и удобных в эксплуатации источников лазерного излучения, генерирующих импульсы с длительностями от наносекунд до фемтосекунд в широком диапазоне длин волн.

Следует отметить, что круг вопросов, связанных с исследованием иттербиевых лазеров и процесса усиления излучения достаточно широк, поэтому данная работа посвящена исследованию лишь отдельных аспектов этих проблем. В то же время, получение и исследование генерации висмутового волоконного лазера в режиме пассивной синхронизации мод выполнено впервые.

Основные цели работы можно сформулировать следующим образом:

1. Реализация и исследование стабильной генерации в режиме активной модуляции добротности с минимизацией длительности импульсов в лазере на основе изотропного активированного иттербием световода с многомодовой диодной накачкой в диапазоне перестройки длины волны излучения анизотропным акустооптическим спектральным фильтром.

2. Создание и исследование эффективного мощного одномодового усилителя импульсного излучения на основе активированного иттербием изотропного световода с увеличенной площадью фундаментальной моды.

3. Реализация и исследование режима пассивной синхронизации мод, инициируемого с помощью насыщающегося поглотителя SESAM в лазере на основе алюмо силикатного волоконного световода, активированного висмутом, при его накачке непрерывным излучением иттербиевого волоконного лазера.

4. Генерация УКИ пикосекундной длительности в висмутовом волоконном лазере, работающем в режиме пассивной синхронизации мод, путем регулирования внутрирезонаторной ДГС с помощью пары дифракционных решеток.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Каждая глава (кроме первой) завершается выводами, в которых содержатся основные результаты.

Заключение диссертации по теме «Лазерная физика», Крылов, Александр Анатольевич

4.3 Выводы

1. Реализован и исследован висмутовый волоконный импульсный лазер, работающий в режиме непрерывной пассивной синхронизации мод, с регулировкой ДГС внутри резонатора с помощью пары дифракционных решеток.

2. Показано, что при генерации УКИ длительностью менее 100 пс в резонаторе с решеточным компенсатором ДГС, их параметры существенно изменяются при варьировании величины и знака внутрирезонаторной ДГС, мощности излучения накачки, величины пассивных (ненасыщаемых) потерь, а также состояния поляризации излучения внутри резонатора.

3. В результате оптимизации параметров излучения лазера путем регулирования ДГС внутри резонатора достигнута минимальная длительность стабильных ультракоротких импульсов (УКИ) с центральной длиной волны, лежащей в диапазоне 1158+1168 нм, Тр~ 1.1 пс.

4. Экспериментально продемонстрировано, что улучшению качества импульсов (уменьшение длительности, величины пьедестала и амплитуды модуляции цуга импульсов) способствует уменьшение внутрирезонаторных ' пассивных (ненасыщаемых) потерь, а также увеличение удельной ДГС, вносимой парой решеток.

Заключение

В диссертационной работе исследованы особенности импульсных режимов генерации иттербиевого волоконного лазера с многомодовой накачкой и перестройкой длины волны излучения с помощью акустооптического спектрального фильтра, разработан и исследован мощный двухкаскадный одномодовый усилитель узкополосного импульсного излучения на основе маломодового иттербиевого МПО-световода с увеличенной площадью фундаментальной моды. Также впервые была реализована и исследована генерация лазера на основе новой активной среды - световода, легированного висмутом, при его накачке непрерывным излучением иттербиевого волоконного лазера, в режиме пассивной синхронизации мод, который инициировался с помощью насыщающегося поглотителя SESAM. Получены следующие основные результаты (в развернутом виде):

1. Разработан и исследован иттербиевый импульсный волоконный лазер с многомодовой диодной накачкой и перестройкой длины волны излучения, работающий в стабильном режиме модуляции добротности и генерирующий гладкие импульсы колоколообразной формы с варьируемой частотой следования, длительность которых соответствует одному проходу резонатора. Достигнута минимальная длительность импульсов 70 не в диапазоне 1067^-1110 нм и полосе частот следования 50^-100 кГц. Минимальная ширина спектра при выходной средней мощности 40 мВт составила -0.1 нм.

2. Разработан и исследован эффективный одномодовый усилитель наносекундных импульсов на основе маломодовых иттербиевых МПО-световодов с увеличенной площадью фундаментальной моды. В двух каскадах усиления, с использованием непрерывной многомодовой диодной накачки мощностью 42 Вт на длине волны —974 нм достигнута максимальная средняя мощность усиленного излучения 30 Вт при дифференциальной эффективности 78%. Пиковая мощность и энергия для импульсов длительностью 70 не на частоте следования 100 кГц составили 3 кВт и 0.3 мДж. Выходной пучок был одномодовым с параметром качества A42 ~ 1.2. Одномодовое распределение интенсивности в поперечном сечении пучка реализовывалось благодаря стыковке одномодовых W-световодов к входу (эффективное возбуждение фундаментальной моды) и выходу (фильтрация излучения высших мод) активных маломодовых МПО-световодов с увеличенной площадью фундаментальной моды.

3. Реализована и исследована генерация в режиме непрерывной пассивной синхронизации мод, который инициировался с помощью полупроводникового насыщающегося поглотителя SESAM, в лазере на основе волоконного световода, активированного висмутом, при его накачке непрерывным излучением иттербиевого волоконного лазера. В лазере без компенсации дисперсии групповых скоростей (ДГС) внутри резонатора получены импульсы длительностью от 50 пс до 3.5 нс в зависимости от типа и параметров его выходного зеркала.

4. Реализован и исследован висмутовый волоконный импульсный лазер, работающий в режиме непрерывной пассивной синхронизации мод, с регулировкой ДГС внутри резонатора с помощью пары дифракционных решеток. В результате оптимизации параметров излучения лазера путем регулирования ДГС внутри резонатора достигнута минимальная длительность стабильных ультракоротких импульсов (УКИ) 1.1 пс.

Благодарности

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю доктору физико-математических наук, профессору Крюкову Петру Георгиевичу за постоянное внимание, всестороннюю поддержку и плодотворное обсуждение результатов.

Автор признателен своему коллеге Таусеневу A.B. за помощь в проведении экспериментов, освоении сложных измерительных приборов и плодотворном обсуждении результатов.

Выполнение данной работы было бы невозможно без поддержки сотрудников Научного центра волоконной оптики РАН Машинского В.М. и Двойрина В.В. ' (лаборатория радиационной стойкости световодов), предоставивших активированный висмутом световод №1 вместе со всеми его характеристиками, Голанта K.M. и Холодкова A.B., изготовивших висмутовый световод №2, Буфетова И.А. и Фирстова С.В. (лаборатория волоконной оптики), исследовавших его характеристики, Левченко А.Е. (лаборатория специальных световодов), измерявшего дисперсию и диаметр поля моды всех использованных в работе'световодов, а также Медведкова О.И. (лаборатория волоконной оптики), записавшего все ВБР, использованные в работе. Автор выражает благодарность сотрудникам других организаций: Охотникову О.Г. (Технический Университет г. Тампере, Финляндия) за изготовление насыщающегося поглотителя SESAM и волоконных WDM-мультиплексоров, Давыдова Б.Л. и Смирнова А. (Фрязинский филиал ИРЭ РАН), за изготовление волоконных ответвителей, зеркал Саньяка, а также интегрированных со световодами изоляторов и коллиматоров.

Автор выражает признательность директору Научного Центра Волоконной Оптики РАН академику Дианову Е.М. за постановку интересной задачи создания и исследования импульсного волоконного лазера на основе световода, активированного висмутом; постоянный интерес, поддержку, плодотворную критику и внимание к работе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Крылов, Александр Анатольевич, 2009 год

1. Е. Snitzer, "Optical maser action of Nd3+ in a barium crown glass", Phys. Rev. Letters, 7, 444 (1961).

2. В.В. Тучин, Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях, изд-во Сарат. ун-та, Саратов, 1998.

3. F.E.W. Schmidt, М.Е. Fry, Е.М.С. Hillman, J.C. Hebden, D.T. Delpy, "A 32-channel time-resolved instrument for medical optical tomography", Rev. Sci. Instr., 71, 256 (2000).

4. E. Yamada, H. Takara, T. Ohara, 1С. Sato, T. Marioka, K. Jinguji, M. Itoh, M. Ishii, "A high SNR, 150 ch supercontinuum cw optical source with precise 25 GHz spacing for 10 Gbit/s DWDM systems", Optical Fiber Communication Conf., OFC paper ME2 (2001).

5. M. Nakazawa, E. Yoshida, E. Yamada, K. Suzuki, T. Kitoh, M. Kawachi, "80 Gbit/s soliton data transmission over 500 Ion with unequal amplitude solitons for timing clock extraction", Electron. Letters, 30, 1777 (1994).

6. P.A. Champert, S.V. Popov, M.A. Solodyankin and J.R. Taylor, "Deep UV, tandem harmonic generation using kW peak power Yb fibre source", Electron. Letters, 38, 627 (2002).

7. F. Markert, M. Scheid, D. Kolbe and J. Walz, "4W continuous-wave narrow-linewidth tunable solid-state laser source at 546 nm by externally frequency doubling a ytterbium-doped single-mode fiber laser system", Optics Express, 15, 14476 (2007).

8. P. Oberson, B. Huttner, O. Guinnard, L. Guinnard, G. Ribordy and N. Gisin, "Optical Frequency Domain Reflectometry with a Narrow Linewidth Fiber Laser", IEEE Photon. Techno). Letters, 12, 867 (2000).

9. T. R. Schibli, K. Minoshima, F.-L. Hong, H. Inaba, A. Onae, H. Matsumoto, I. Hartl and M.E. Fermann, "Frequency metrology with a turnkey all-fiber system", Optics Letters, 29, 2467 (2004).

10. S.R. Nagel, J.B. MacChesney, K.L. Walker, Optical Fiber Communications, vol.1, Ch.l, Academic, Orlando, 1985.

11. E.M. Dianov, V.l. Karpov, A.S. Kurkov, V.N. Protopopov, G.G. Devyatykh, A.N. Guryanov, D.D. Gusovskiy, S.V. Kobis, Yu.B. Zverev, Proc. of 21 Europ.Conf. on Optical Communication, 2, 721, Brussels (1995).

12. N. Niizeki, N. Inagaki, T. Edahiro, Optical Fiber Communications, vol.1, Ch.3, Academic, Orlando, 1985.

13. A.A. Abramov, M.M. Bubnov, E.M. Dianov, A.E. Voronkov, A.N. Guryanov, G.G. Devjatykh, S.V. Ignatjev, V.B. Zverev, N.S. Karpychev and S.M. Mazavin, Proc. CLEO'90,7, 404 (1990).

14. A.J. Morrow, A. Sarkar, P.C. Schultz, Optical Fiber Communications, vol.1, Ch.2, Academic, Orlando, 1985.

15. P.L. Bosko, Proc. Optical Fiber Communication Conference, OFC'89, 5, 20 (1989). '

16. D. Pavy, M. Moisan, S. Saada, P. Chollet, P. Leprince and J. Marrec, "Fabrication of optical fiber preforms by a new surface-plasma CVD process," Proceedings of 12th European Conference on Optical Communications, pp. 19-22.A, Barcelona (1986).

17. E.M. Dianov, K.M. Golant, V.l. Karpov, R.R. Khrapko, A.S. Kurkov, V.N. Protopopov, S.L. Semenov, A.G. Shebuniaev, "Application of reduced-pressure plasma CVD technology to the fabrication of Er-doped optical fibers", Opt. Matter., 3, 181 (1994).

18. A.W. Snyder, J.D. Love, Optical Waveguide Theory, Chapmen and Hall, London, 1983.

19. M.E.Fermann, A. Galvanauslcas, G. Sucha, Ultrafast Lasers. Technology and Application, Marcell Dekker, New York, 2003.

20. M.A. Мелькумов, И.А. Буфетов, К.С.Кравцов, А.В.Шубин, Е.М. Дианов, "Генерационные параметры иттербиевых волоконных световодов, легированных Р2О5 и А1203м, Квант, электроника, 34, 843 (2004).

21. M.A. Mellcoumov, I.A. Bufetov, М.М. Bubnov, K.S. Kravtsov, S.L. Semjonov, A.V. Shubin, E.M. Dianov, "Ytterbium lasers based on P205- and

22. Al203-doped fibers", Proc. Of the Conf. ECOC, Thl.3.2 (2004).

23. H.M. Paslc, RJ. Carman, D.C. Hanna, A.C. Tropper, C.J. Mackechnie, P.R. Barber, J.M. Dawes, "Ytterbium-doped silica fiber lasers: versatile sources for the 1-1.2 jim region", IEEE Journal of Select. Top. Quant. Electron., 1, 2 (1995).

24. S.E. Stokowski, R.A. Saroyan, M.J. Weber, "Nd-doped laser glass spectroscopic and physical properties", M-095, Rev.2, Lawrence Livermore National Laboratory (1981).

25. V.P. Gapontsev, S.M. Matitsin, A.A. Isineev, V.B. Kravchenko, "Erbium glass lasers and their applications", Opt. Laser Technol., 14, 189 (1982).

26. M. Shimizu, M. Yamada, M. Horiguchi, E. Sugita, "Concentration effects on optical amplification characteristics of Er-doped silica single-mode fibers", IEEE Photon. Technol. Letters, 2, 43 (1990).

27. K. Arai, H. Namikawa, K. Kumata, T. Honda Y. Ishii and T. Handa, "Aluminium or phosphorus co-doping effects on the fluorescence and structural properties of neodymium-doped silica glass", Journal of Appl. Phys., 59, 3430 (1986).

28. M.J.F. Digonnet, Rare-Earth-Doped Fiber Lasers and Amplifiers, Marcell Deklcer Inc., New York, 2001.

29. K.O. Hill, Y. Fujii, D.C. Johnson, and B.S. Kawasaki, "Photosensitivity in optical fiber waveguides: Application to reflection filter fabrication" Appl Phys. Lett., 32, 647 (1978).

30. G. Meltz, W.W. Morey, and W.H. Glenn, "Formation of Bragg gratings in optical fibers by a transverse holographic method", Optics Letters, 14, 8231989).

31. R. Kashyap, J.R. Armitage, R. Wyatt, S.T. Davey, and D.L. Williams, "Allfiber narrowband reflection gratings at 1500 nrn", Electronics Letters, 26, 7301990).

32. G.A. Ball, W.W. Morey, J.P. Waters, "Nd3+ fiber laser utilizing intracore Bragg reflectors", Electronics Letters, 26, 1829 (1990).

33. Г. Агравал, Нелинейная волоконная оптика, Мир, Москва, 1991.

34. A. Hideur, Т. Chartier, С. Ozkul, and F. Sanchez, "All-fiber tunable ytterbium-doped double-clad fiber ring laser," Optics Letters, 26, 1054 (2001).

35. J. Nilsson, S.-U. Alam, J.A. Alvarez-Chavez, P.W. Turner, W.A. Clarkson, and A.B. Grudinin, "High-Power and Tunable Operation of ErbiumYtterbium Co-Doped Cladding-Pumped Fiber Lasers", IEEE Journal of Quantum Electronics, 39, 987 (2003).

36. J. Porta, A.B. Grudinin, Z.J. Chen, J.D. Minelly, and NJ. Traynor, "Environmentally stable picosecond ytterbium fiber laser with a broad tuning range", Optics Letters, 23, 615 (1998). ■

37. C.S. Qin, G.C. Huang, K.T. Chan, K.W. Cheung, "Low drive power, sidelobe free acousto-optic tunable filters/switches", Electronics Letters, 31, 1237 (1995).

38. C. Cutler, "Why does linear phase shift cause mode locking", IEEE Journal of Quantum Electronics, 28, №1, 282, (1992).

39. E.M. Дианов, С.В. Фирстов, В.Ф. Хопин, А.Н. Гурьянов, И.А. Буфетов, "Висмутовые волоконные лазеры и усилители, работающие в области 1.3 мкм", Квантовая Электроника, 38, 615 (2008).

40. V. Shcheslavskiy, V.V. Yakovlev, A. Ivanov, "High-energy self-starting femtosecond Cr4+:Mg2Si04 oscillator operating at a low repetition rate", Optics Letters, 26, 1999 (2001).

41. R. Paschotta, J. Nilsson, A. Tropper, D. Hanna, "Ytterbium-doped fiber amplifiers", IEEE Journal of Quantum Electronics, 33, 1049 (1997).

42. J. Kirchhof, S. Unger, "Codoping Effects in Fibers for Active Applications", OFC'99, WM1 (1999).

43. В J. Ainslie, "A review of the fabrication and properties of erbium-doped fibers for optical amplifiers", Journal of Lightwave Technology, 9, 220 (1991).

44. A.B. Grudinin, P.W. Turner, M. Ibsen, M.K. Durkin, L.J.A. Nilsson, D.N. Payne, Zervas, "AN OPTICAL FIBRE ARRANGEMENT", Patent #WO 00/67350.

45. A.B. Grudinin, P.W. Turner, C. Codemard, et. al., Conference ofECOC'2002, Copenhagen, Denmark, PD1.6 (2002).

46. Е. Snitzer, Н. Ро, F. Hakimi, R. Tumminelli, B.C. McCollum, "Double-clad, offset core Nd fiber laser", Proc. Conf Optical Fiber Sensors, Post deadline paper PD5 (1988).

47. A. Liu, К. Ueda, "The absorption characteristics of circular, offset, and rectangular double-clad fibers", Optics Communications, 132, 511 (1996).

48. M.A. Мелькумов, И.А. Буфетов, M.M. Бубнов, А.В. Шубин, C.JI. Семенов, Е.М. Дианов, "Распределение излучения накачки в лазерных волоконных световодах с многоэлементной первой оболочкой", Квантовая электроника, 35, 996 (2005).

49. Y. Fujimoto and М. Nakatsulca, "Optical amplification in bismuth-doped silica glass", Appl. Phys. Letters, 82, 3325 (2003).

50. E.M. Dianov, V.V. Dvoyrin, V.M. Mashinsky, A.A. Umnikov, M.V. Yashkov, and A.N. Guryanov, "CW bismuth-doped fiber laser", Quantum Electronics, 35, 1083 (2005).

51. I. Razdobreev, L. Bigot, V. Pureur, A. Favre, G. Bouwmans, and M. Douay, "Efficient all-fiber bismuth-doped laser", Appl Phys. Lett., 90, 0311032007).

52. V.G. Truong, L. Bigot, A. Lerouge, M. Douay, I. Razdobreev, "Study of thermal stability and luminescence quenching properties of bismuth-doped silicate glasses for fiber laser applications", Applied Phys. Letters, 92, 0419082008).

53. V.V. Dvoyrin, O.I. Medvedkov, V.M. Mashinsky, A.A. Umnikov, A. N. Guryanov, E.M. Dianov, "Optical amplification in 1430-1495 nm range and laser action in Bi-doped fibers", Optics Express, 16, 16971 (2008).

54. P. Zhiwu, S. Qiang, Z. Jiyu, "Luminescence of Bi3+ and the energy transfer from Bi3+ to R3+ (R=Eu, Dy, Sm, Tb) in alkaline-earth borates", Solid State Communications, 86, 377 (1993).

55. A. B. Rulkov, A. A. Ferin, S. V. Popov and J. R. Taylor, I. Razdobreev, L. Bigot and G. Bouwmans, "Narrow-line, 1178nm CW bismuth-doped fiber laser with 6.4W output for direct frequency doubling", Optics Express, 15, 5473 (2007).

56. E.M. Dianov, A.V. Shubin, M.A. Melkumov, O.I. Medvedkov, and I.A. Bufetov, "High-power cw bismuth-fiber lasers", JOSA B, 24, 1749 (2007).

57. I.A. Bufetov, K.M. Golant, S.V. Firstov, A.V. Kholodkov, A.V. Shubin, E.M. Dianov, "Bismuth activated alumosilicate optical fibers fabricated by surface-plasma chemical vapor deposition technology", Applied Optics, 47, 4940 (2008).

58. V.M. Mashinsky, V.V. Dvoyrin, E.M. Dianov, "New Results on the Efficiency of Bismuth Fiber Lasers", OFC/NFOEC Conference, paper OThNl, 24-28 Feb. 2008.

59. C.E. Max, S.S. Olivier, H.W. Friedman, J. An, K. Avicola, B.V. Beeman,

60. H.D. Bissinger, J.M. Brase, G.V. Erbert, D.T. Gavel, K. Kanz, M.C. Liu, B. Macintosh, K.P. Neeb, J. Patience, and K.E. Waltjen, "Image improvement from a sodium-layer laser guide star adaptive optics system," Science, 277, 1649 (1977).

61. C.F. Blodi, S.R. Russell, J. S. Padilo, J. C. Folk, "Direct and feeder vessel photocoagulation of retinal angiograms with dye yellow laser", Ophthalmology, 6, 791 (1990).

62. E. Desurvire, "Optical communications in 2025", Proceedings of the 31st European Conference on Optical Communication (ECOC, 2005). Vol. 1, p. 5.

63. LP. Alcock, A.I. Ferguson, D.C. Hanna, A.C. Tropper, "Tunable, continuous-wave neodymium-doped monomode-fiber laser operating at 0.900-0.945 and1.07-1.135 jim", Optics Letters, 11, 709 (1986).

64. W.L. Barnes, J.E. Townsend, "Highly tunable and efficient diode pumped operation of Tm3+ doped fiber lasers", Electron. Letters, 26, 746 (1990).

65. Y. Shi, C.V. Poulsen, M. Sejka, M. Ibsen, O. Poulsen, "Tunable Pr3+- doped silica-based fiber laser", Electron. Letters, 29, 1426 (1993).

66. S.D. Jackson and Y. Li, "High-power broadly tunable Ho3+-doped silica fibre laser", Electron. Letters, 40, 37630 (2004).

67. R. Bohm, A. Stephani, V.M. Baev, and P.E. Toschek, "Intracavity absorption spectroscopy with a Nd3+-doped fiber laser", Optics Letters,. 18, 1955 (1993).

68. E.F. Stephens, H. Patrick and S.L. Gilbert, "Electronically tunable fiber laser for optical pumping of 3He and 4He", Rev. Sci. Instrum., 67, 843 (1996).

69. С.П. Анохов, Т.Я. Марусий, M.C. Соскин, Перестраиваемые лазеры, Радио и связь, Москва, 1982.

70. A. Frenlcel, С. Lin, "In-line turnable etalon filter for optical channel selection in high density wavelength-division-multiplexed fiber systems", Electronics1. Letters, 24, 159(1988).

71. F. Chollet, J.-P. Goedgebuer, H. Porte, and A. Hamel, "Electrooptic Narrow Linewidth Wavelength Tuning and Intensity Modulation of an Erbium Fiber Ring Laser", IEEE Photon. Technol. Letters, 8, 1009 (1996).

72. D.A. Smith, M.W. Maeda, J.J. Johnson, J.S. Patel, M.A. Saifi, and A. Von Lehmen, "Acoustically tuned erbium-doped fiber ring laser", Optics Letters, 16,387(1991).

73. K. Doughty, D.E.L. Vaughan, K. Cameron, D.M. Bird, "Novel acoustically tuned fibre laser", Electronics Letters, 29, 31 (1993).

74. G.A. Ball and W.W. Morey, "Compression tuned single frequency Bragg grating fiber laser", Optics Letters, 19, 1979 (1994).

75. S.A. Babin, D.V. Churkin, S.L Kablukov, M.A. Rybakov, and A.A. Vlasov, "All-fiber widely tunable Raman fiber laser with controlled output spectrum",

76. Optics Express, 15, 8438 (2007).

77. S.H. Yun, I.K. Hwang, and B.Y. Kim, "All-fiber tunable filter and laser based on two-mode fiber", Optics Letters, 21, 27 (1996).

78. I.C. Chang, "Collinear beam acousto-optic tunable filters", Electronics Letters, 28, 1255 (1992).

79. I.P. Kaminow, "Polarization in optical fibers", IEEE Journal of Quant. Electron, 17, 15 (1981).

80. M.E. Fermann, L.M. Yang, M.L. Stock, M.J. Andrejco, "Environmentally stable Kerr-type modelocked erbium fiber laser producing 360 fsec pulses", Optics Letters, 19, 43 (1994).

81. D.G. Cooper, J.L. Dexter, R.D. Esman, "Widely tunable polarization-stable fiber lasers", IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electron1, 14 (1995).91. http://www.mt-berlin.com.

82. M.E. Fermann, F. Haberl, M. Hofer, H. Hochreiter, "Nonlinear Amplifying Loop Mirror", Optics Letters, 15, 752 (1990).

83. M.E. Fermann, M.J. Andrejco,Y. Silberberg, M.L. Stock, "Passive mode locking by using nonlinear polarization evolution in a polarization-maintaining erbium-doped fiber", Optics Letters, 18, 894 (1993).

84. K. Tamura, E.P. Ippen, H.A. Haus, L.E. Nelson, "77 fs Pulse generation from a stretched-pulse mode-locked all-fiber ring laser", Optics Letters, 18, 1080 (1993).

85. H.A. Haus, E.P. Ippen, K. Tamura, "Additive-pulse mode-locking in fiber lasers", IEEE Journal of Quant. Electron., 30, 200 (1994).

86. M. Zirngibl, L.W. Stulz, J. Stone, J. Hugi, D. DiGiovanni, P.B. Hansen, "1.2 ps pulses from passively modelocked laser diode pumped Er-doped fibre ringlaserElectron. Letters, 27, 1734 (1991).f

87. O. Okhotnikov, A. Grudinin, M. Pessa, "Ultra-fast fibre laser systems based on SESAM technology: new horizons and applications", New J. of Physics, 6, 177 (2004).

88. M.E. Fermann, D.J. Harter, J.D. Minelly, G.G. Vienne, "Cladding-pumped passively mode-locked fiber laser generating femtosecond and picosecond pulses", Optics Letters, 21, 967 (1996).

89. F. Krausz, T. Brabec, and C. Spielmann, "Self-starting passive mode locking", Optics Letters, 16, 235 (1991).

90. L.R. Brovelli, U. Keller, T.H. Chiu, "Design and operation of antiresonant Fabry-Perot saturable semiconductor absorbers for mode-locked solid-state lasers", J. Optical Soc. Am. B, 12, 311 (1995).

91. R. Herda, O. Okhotnikov, "Dispersion Compensation-free fiber laser mode-locked and stabilized by high-contrast saturable absorber mirror", IEEE Journal of Quantum Electronics, 40, 893 (2004).

92. C. Honninger, R. Paschotta, F. Morier-Genoud, M. Moser, U. Keller, "Q-switching stability limits of continuous-wave passive mode locking", J. Optical Soc. Am. B, 16, 46 (1999).

93. E.P. Ippen, "Principles of Passive Mode Locking", Applied Physics B, 58, 159 (1994).

94. M. Guina, N. Xiang, A. Vainionpaa, O.G. Okhotnikov, T. Sajavaara, J. Keinonon, "Self-starting stretched-pulse fiber laser mode locked and stabilized with slow and fast semiconductor saturable absorbers", Optics Letters, 26, 1809 (2001).

95. R. Paschotta, U. Keller, "Passive mode locking with slow saturable absorbers", Applied Physics B, 73, 653 (2001).

96. O.G. Okhotnikov, L. Gomes, N. Xiang, T. Jouhti, A.B. Grudinin, "Mode-locked ytterbium fiber laser tunable in the 980-1070-nm spectral range", Optics Letters, 28, 1522 (2003).

97. M. Rusu, R. Herda, O. Okhotnikov, "Passively synchronized erbium (1550-nm) and ytterbium (1040-nm) mode-locked fiber lasers sharing a cavity", Optics Letters, 29, 2246 (2004).

98. H. Lim, F.O. Ilday, F.W. Wise, "Femtosecond ytterbium fiber laser with photonic crystal fiber for dispersion control", Optics Express, 10, 1497 (2002).

99. A.V. Avdokhin, S.V. Popov and J.R. Taylor, "Totally fiber integrated, figure-of-eight, femtosecond source at 1065 nm", Optics Express, 11, 265 (2003).

100. H. Lim and F. W. Wise, "Control of dispersion in a femtosecond ytterbium laser by use of hollow-core photonic bandgap fiber", Optics Express, 12, 2231 (2004).

101. A. Isomaki and O. G. Okhotnikov, "All-fiber ytterbium soliton mode-locked laser with dispersion control by solid-core photonic bandgap fiber", Optics Express, 14, 4368 (2006).

102. J. W. Nicholson, S. Ramachandran, S. Ghalmi, "A passively-modelocked, Yb-doped, figure-eight, fiber laser utilizing anomalous-dispersion higher-order-mode fiber", Optics Express, 15, 6623 (2007).

103. F. Oulette "Dispersion cancellation using linearly chirped Bragg grating filters in optical waveguides", Optics Letters, 12, 847 (1987).

104. M. Hofer, M.H. Ober, R. Hofer, M.E. Fermann, G. Sucha, D. Harter, K. Sugden, I. Bennion, C.A.C. Mendonca, T. Chiu, "High-power neodymium soliton fiber laser that uses a chirped fiber grating", Optics Letters, 20, 1701 (1995).

105. M.E. Fermann, M. Hofer, F. Haberl, M.H. Ober, A.J. Schmidt, "Additive-pulse-compression mode locking of a neodymium fiber laser", Optics Letters, 16, 244(1991).

106. J.-C. Diels, W. Rudolph, Ultrashort laser pulse phenomena, Academic Press, 1996.

107. E.B. Treacy, "Optical pulse compression with diffraction gratings", IEEE Journal of Quantum Electronics, 5, 454 (1969).

108. P. Myslinski, J. Chrostowski, J.A. Koningstein, J.R. Simpson, "High power Q-switched erbium doped fiber laser", IEEE Journal of Quantum Electronics, 28,371 (1992).

109. A. Chandonnet, G. Larose, "High-power Q-switched erbium fiber laser using an all-fiber intensity modulator", Opt. Eng., 32, 2031 (1993).

110. J.E. Midwinter, "The theory of Q-switching applied to slow switching and pulse shaping for solid state lasers", Br. Journal of Appl. Phys., 16, 1125 (1965).

111. M. Sejka, C.V. Poulsen, J.H. Povlsen, Y. Shi, O. Poulsen, "High repetition rate Q-switched ring laser in Er3+-doped fiber", Optical Fiber Technol., 1, 167 (1995).

112. D. Taverner, D.J. Richardson, L. Dong, J.E. Caplen, K. Williams, and R.V. Penty, "158-jjJ pulses from a single-transverse-mode, large-mode-area erbium-doped fiber amplifier", Optics Letters, 22, 378 (1997).

113. P. Koplow, L. Goldberg, R. P. Moeller, and D. A. V. Kliner, "Singlemode operation of a coiled multimode fiber amplifier", Optics Letters, 25, 442 (2000).

114. A. Galvanauskas, M.-Y. Cheng, K.-C. Hou, and K.-H. Liao, "High Peak Power Pulse Amplification in Large-Core Yb-Doped Fiber Amplifiers", IEEE Journal of Selected Topics in Quant. Electron., 13, 3, 559 (2007).

115. R.A. Sammut, "Range of monomode operation of W-fibres'\ Optical and Quantum Electronics, 10, 509 (1978).

116. N.A. Mortensen, J.R. Folkenberg, M.D. Nielsen, and K.P. Hansen, "Modal cut-off and the V-parameter in photonic crystal fibers", Optics Letters, 28, 1879 (2003).

117. J. Limpert, O. Schmidt, J. Rothhardt, F. Roser, T. Schreiber, and A. Tiinnermann, "Extended single-mode photonic crystal fiber lasers", Optics Express, 14, 2715 (2006).

118. J. Limpert, A. Liem, M. Reich, T. Schreiber, S. Nolte, H. Zellmer, A. Tunnermann, J. Broeng, A. Petersson, C. Jakobsen, "Low-nonlinearity single' transverse-mode ytterbium-doped photonic crystal fiber amplifier", Optics1. Express, 12, 1313 (2004).

119. A. A. Krylov, "30W Yb3+ pulsed fiber laser with wavelength tuning and its second harmonic generation", Proc. SPIE, vol. 6610, 66100D (2007).

120. B.L. Davydov, А.А. Krylov, "30W Yb3+- pulsed fiber laser with wavelength tuning", Laser Physics, 17, N12,1404-1415 (2007).

121. JI.H. Магдич, В.Я. Молчанов, Акустооптические устройства и их применение, Советское радио, Москва, 1978.

122. В.И. Балакший, В.Н. Парыгин, JI.E. Чирков, Физические основы акустооптики, Радио и связь, Москва, 1985.

123. Б.Л.Давыдов, Д.И.Ягодкин, "Компактные призмы для поляризационного разделения пучков волоконных лазеров", Квантовая Электроника, 35, 1064 (2005).

124. Ю.Н. Беляев, С.П. Кузнецов, М.А. Новиков, Изв. Вузов, Сер. Радиофизика, 21, 388 (1978).

125. H. Sabert, Е. Brinkmeyer, "Pulse generation in fiber lasers with frequency shifted feedback", Journal of Lightwave Technology, 12, 1360, (1994).

126. C. Martijn de Sterke, M.J. Steel, "Simple model for pulse formation in lasers with a frequency-shifting element and nonlinearity", Optics Communications, 117, 469,(1995).

127. В.Л. Калашников, В.П. Калоша, И.Г. Полойко, В.П. Михайлов, "Синхронизация мод непрерывных твердотельных лазеров за счет линейного и нелинейного частотных сдвигов", Квантовая Электроника, 22, 1107,(1995).

128. Y.T. Chieng, and G.J. Cowle, "Suppression of Relaxation Oscillations in Tunable Fiber Lasers with a Nonlinear Amplified Loop Mirror", IEEE Photon. Technol. Letters, 7, 485 (1995).

129. S.A. Babin, D.V. Churkin, A.E. Ismagulov, S.I. Kablulcov, E.V. Podivilov, "Spectral broadening in Raman fiber lasers", Optics Letters, 31, 3007 (2006).

130. S.A. Babin, D.V. Churkin, A.E. Ismagulov, S.I. Kablukov, E.V. Podivilov, "Four-wave-mixing-induced turbulent spectral broadening in a long Raman fiber laser", J Opt. Soc. Am. B, 24, 1729 (2007).

131. A.A. Krylov, E.M. Dianov, V.V. Dvoyrin, P.G. Kryukov, V.M. Mashinsky, O.G. Okhotnikov, M. Guina, "Mode-locked Bi-doped fiber laser", Journal Opt. Soc. of Am. (.В% vol. 24, N8,1807-1808 (2007).

132. A.A. Крылов, B.B. Двойрин, B.M. Машинский, П.Г.Крюков, О.Г. Охотников, M. Гуина, "Синхронизация мод в висмутовом волоконном лазере с помощью SESAM", Квант, электроника, 38, N3, 233-238 (2008).

133. А.Е. Левченко, А.С. Курков, C.JI. Семенов, "Измерение дисперсии в волоконных световодах с микроструктурированной оболочкой", Квант, электроника, 35, №9, 835 (2005).

134. Y. Arai, Т. Suzuki, Y. Oshishi, S. Morimoto, S. Khonthon, "Ultrabroadband near-infrared emission from a colorless bismuth-doped glass", Appl. Phys. Lett, 90, 261110(2007).

135. J.-C. Diels, J. Fontaine, I.C. McMichael, F. Simoni, "Control and measurement of ultrashort pulse shapes (in amplitude and phase) with femtosecond accuracy", Applied Optics, 24, 1270 (1985).

136. J.N. Kutz, B.C. Collings, K. Bergman, S. Tsuda, C. Cundiff, W.H. Knox, P. Holmes, M. Weinstein, "Mode-locked pulse dynamics in a fiber laser with a saturable Bragg reflector", Journal Opt. Soc. Am. B, 14, 2681 (1997).

137. A.A. Крылов, П.Г. Крюков, E.M. Дианов, О.Г. Охотников, М. Гуина, "Импульсный волоконный висмутовый лазер с внутрирезонаторной компенсацией дисперсии групповых скоростей", Квант, электроника, 39, N1, 21-24 (2009).

138. L.E. Nelson, D.J. Jones, К. Tamura, Н.А. Haus, Е.Р. Ippen, "Ultrashort-pulse fiber ring lasers", Appl. Phys. B, 65, 277 (1997).

139. И.Р. Шен, Принципы нелинейной оптики, Наука, Москва, 1989.

140. S. Kivisto, J. Puustinen, М. Guina, O.G. Okhotnikov, and E.M. Dianov, "Tunable mode-locked bismuth-doped soliton fiber laser", Electronics Letters, 44, N25, 1456 (2008).