Возможности лазерного усиления и измерения структуры поля ультракоротких импульсов в диапазоне 2.7–3 мкм в легированных ионами эрбия волоконных световодах из теллуритного стекла

Теоретически исследовано усиление ультракоротких сигналов в диапазоне 2.7–3 мкм в активных волоконных световодах из теллуритного стекла с высокой керровской нелинейностью и высокой концентрацией ионов эрбия в сердцевине при диодной накачке на длине волны 0.975 мкм. Показана возможность формирования импульсов с энергией ~10 нДж и длительностью менее 100 фс при усилении ~20 дБ. Кроме того, при помощи специально разработанного итерационного компьютерного алгоритма продемонстрирована возможность определения интенсивности и фазы сформированных импульсов на основе измерения их фундаментальных спектров и двух дополнительных спектров, полученных в результате нелинейно-оптического преобразования в коротких отрезках данных световодов. Изготовлены образцы волоконных световодов из высокочистых стекол состава TeO₂ – ZnO – La₂O₃ – Na₂O с концентрацией ионов эрбия 10²¹ см^-3 в сердцевине и низким содержанием гидроксильных групп, обуславливающим малые потери в рассматриваемом спектральном диапазоне. Рассчитаны дисперсии групповых скоростей, эффективные поля мод, нелинейные коэффициенты и интегралы перекрытия полей фундаментальных мод LP₀₁ с легированной сердцевиной для волоконных световодов с различными диаметрами сердцевины, а также вычислены сечения эмиссии и поглощения на основе экспериментального спектра люминесценции. Определены оптимальные параметры усилителя при численном моделировании динамики ультракоротких импульсов с использованием измеренных и рассчитанных характеристик.