Source: http://opticjourn.ru/vipuski/1796-opticheskij-zhurnal-tom-85-12-2018.html
Timestamp: 2019-04-18 19:25:15+00:00

Document:
Методом спекания порошков в сочетании с вибрационным перемешиванием расплава изготовлены стёкла для сердцевин преформ волоконных световодов состава SiO2–Al2O3–P2O5–Yb2O3 с достаточно высоким (до 0,5 ат.%) содержанием иттербия. Получена лазерная генерация на ионах иттербия на световодах с сердцевиной из данных стёкол. Для повышения эффективности лазерной генерации требуется дальнейшая оптимизация параметров процесса с целью снижения оптических потерь. Показано, что одной из причин оптических потерь является негомогенность микроструктуры стекла на наноуровне и образование нанокристаллических включений, которыми являются SiO2, YbP3O9 и YbPO4.
Ключевые слова: волоконный световод, волоконный лазер, иттербий, электронная микроскопия, энергодисперсионная спектроскопия.
1. Richardson D.J., Nilsson J., Clarkson W.A. High power fiber lasers: current status and future perspectives // JOSA B. 2010. V. 27. P. B63–B92.
3. Wang Z., Zhan H., Li N., Peng K., Wang X., Wang J., Jing F., Lin A. Research progress of chelate precursor doping method to fabricate Yb-doped large-mode-area silica fibers for kW-level laser // Laser Phys. 2015. V. 25. P. 115103.
4. Peng K., Wang Y., Ni L., Wang Z., Gao C., Zhan H., Wang J., Jing F., Lin A. Yb-doped large-mode-area laser fiber fabricated by halide-gas-phase-doping technique // Laser Phys. 2015. V. 25. P. 065801.
5. Kiryanov A.V., Paul M.Ch., Barmenkov Yu.O., Das Sh., Pal M., Escalante-Zarate L. Yb3+ concentration effects in novel Yb-doped lanthano-alumino-silicate fibers: experimental study // IEEE J. Quantum Electronics. 2013. V. 49. № 6. P. 528–544.
6. Oppo C.I., Corpino R., Ricci P.C., Paul M.C., Das S., Pal M., Bhadra S.K., Yoo S., Kalitaq M.P., Boyland S.J., Sahu J.K., Ghigna P., d’Acapito F. Incorporation of Yb3+ ions in multicomponent phase-separated fibre glass performs // Opt. Materials. 2012. V. 34. № 4. P. 660–664.
7. Egorova O.N., Semjonov S.L., Medvedkov O.I., Astapovich M.S., Okhrimchuk A.G., Galagan B.I., Denker B.I., Sverchkov S.E., Dianov E.M. High-beam quality, high-efficiency laser based on fiber with heavily Yb3+-doped phosphate core and silica cladding // Optics Letters. 2015. V. 40. № 16. P. 3762–3765.
8. Matěec V., Hayer M., Pospíšilova M., Kašik I. Preparation of optical cores of silica optical fibers by the sol-gel metod // J. Sol-Gel Sci. Technol. 1997. V. 8. № 1–3. P. 889–893.
9. Devautour M., Roy P., Fevrier S., Pedrido C., Sandoz F., Romano V. Nonchemical-vapor-deposition process for fabrication of highly efficient Yb-doped large core fibers // Appl. Optics. 2009. V. 48. № 31. P. G139–G142.
10. Rajala M., Janka K., Tammela S., Stenius P., Kiveri P., Hotoleanu M. Advantages of direct nanoparticle deposition (DND) technology in active fiber production LIEKKI OY // www.lekki.fi/doc/Liekki%20white%20Paper-DNDFiberIntro-May2005.pdf. 2005.
11. Langner A., Schötz G., Such M., Kayser T., Reichel V., Grimm S., Kitchhof J., Krause V., Rehman G. A new material for high power fiber laser // Proc. SPIE. 2008. V. 6783. P. 687311.
12. Chu Y., Ma Y., Yang Y., Liao L., Wang Y., Hu X., Peng J., Li H., Dai N., Li J., Yang L. Yb3+-doped large core silica fiber for fiber laser prepared by glass phase-separation technology // Opt. Letters. 2016. V. 41. № 6. P. 1225–1228.
13. Bubnov M.M., Dianov E.M., Egorova O.N., Semjonov S.L., Guryanov A.N., Khopin V.F., DeLiso E.V. Fabrication and investigation of single-mode highly phosphorous-doped fibers for Raman lasers // Proc. SPIE. 2000. V. 4083. P. 12–22.
14. Egorova O.N., Semjonov S.L., Velmiskin V.V., Yatsenko Y.P., Sverchkov S.E., Galagan B.I., Denker B.I., Dianov E.M. Phosphate-core silica-clad Er/Yb-doped optical fiber and cladding pumped laser // Optics Express. 2014. V. 22. № 7. P. 7632–7637.
15. Iskhakova L.D., Milovich F.O., Mashinsky V.M., Zlenko A.S., Borisovsky S.E., Dianov E.M. Identification of nanocrystalline inclusions in bismuth-doped silica fibers and performs // Microscopy and Microanalysis. 2016. V. 22. № 5. Р. 987–996.
16. Deschamps T., Ollier N., Vezin H., Gonnet C. Cluster dissolution of Yb3+ in codoped SiO2–Al2O3–P2O5 glass fiber and its relevance to photodarkening // J. Chem. Phys. 2012. V. 136. № 1. P. 014503-1–014503-4.
17. Arai K., Namikawa H., Kumata K., Honda T., Ishii Y., Handa T. Aluminium or phosphorus co-doping effects on the fluorescence and structural properties of neodymium-doped silica glass // J. Appl. Phys. 1986. V. 59. № 10. P. 3430–3436.
18. Xu W., Ren J., Shao Ch., Wang X., Wang M., Zhang L., Chen D., Wang S., Yu C., Hu L. Effect of P5+ on spectroscopy and structure of Yb3+/ Al3+/ P5+ co-doped silica glass // J. Luminescence. 2015. V. 1267. P. 8–15.
19. Likhachev M.E., Bubnov M.M., Zotov K.V., Lipatov D.S., Yashkov M.V., Guryanov A.N. Effect of the AlPO4 join on the pump to signal conversion efficiency in heavily Er doped fibers // Opt. Let. 2009. V. 34. № 21. P. 3355–3357.
20. Petit V., Okazaki T., Sekiya E.H., Bacus R., Saito K., Ikushima A.J. Characterisation of Yb3+ clusters in silica glass performs // Opt. Materials. 2008. V. 31. № 2. P. 300–305.
21. Ерин Д.Ю., Нищев К.Н., Семёнов С.Л., Егорова О.Н., Вельмискин В.В. Стёкла для активных световодов, изготовленные методом бесконтейнерной плавки стекла // Тр. V международной конференции по фотонике и информационной оптике. Москва. 2016. С. 103.
22. Kaiser P., Tynes A.R., Astle H.W., Pearson A.D., French W.G., Jaeger R.E., Cherin A.H. Spectral losses of unclad vitreous silica and sod-lime silicate fibres // JOSA. 1973. V. 63. № 9. Р. 1141–1148.
23. Kirchof J., Unger S. Codoping effects in fibers for active applications // Proc. of OFC’99. San Diego, California, USA. 1999. Paper WM1.
24. Мелькумов М.А., Буфетов И.А., Кравцов К.С., Шубин А.В., Дианов Е.М. Сечение поглощения и вынужденного излучения ионов Yb3+ в силикатных световодах, легированных P2O5 и Al2O3 // Препринт № 5 ИОФ РАН. Москва. 2004. 58 С. (arXiv:1502.02885). [Мелькумов М.А., Буфетов И.А., Кравцов К.С., Шубин А.В., Дианов Е.М. Генерационные параметры иттербиевых волоконных световодов, легированных P2O5 и Al2O3 // Квантовая электроника. 2004. Т. 34. № 9. С. 843–848].
25. Karlsson G., Laurell F., Tellefsen J., Denker B., Galagan B., Osiko V., Sverchkov S. Development and characterization of Yb-Er laser glass for high average power laser diode pumping // Appl. Phys. 2002. V. 75. Р. 41–46.
26. Savel’ev E.A., Golant K.M. Influence of using of the uniformity of the dictribution of Yb3+ ions and the formation of clusters in silica with phosphorus admixture synthesized by SPVD // Opt. Material Express. 2015. V. 5. № 10. P. 2337–2346.
27. Kasik I., Peterka P., Mrazek J., Honzatko P. Silica optical fibers doped with nanoparticles for fiber lasers and broadband sources // Current Nanoscience. 2016. V. 12. № 3. P. 277–290.
28. Исхакова Л.Д., Милович Ф.О., Ерин Д.Ю., Вельмискин В.В., Семёнов С.Л. Наночастицы и неоднородности в фосфоро-силикатных стёклах сердцевин преформ волоконных световодов // Тез. докл. межд. конф. «Стекло: наука и практика» GlasSP-2017. Санкт-Петербург. 2017. С. 171–172.

References: V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V. 
 V.