Научные сотрудники Отдела лазерной физики и инновационных технологий Новосибирского государственного университета (ОЛФИТ НГУ) оптимизировали двухлучепреломляющие фильтры к использованию в волоконных лазерах. Ученые НГУ стали далеко не первыми специалистами в области фотоники, кто с разной степенью успешности применял данные фильтры в волоконных лазерах, однако они обобщили и проанализировали предыдущий опыт своих коллег и предложили свое инновационное решение по их оптимизации. Результаты этой работы представлены в статье заведующего Отделом лазерной физики и инновационных технологий НГУ доктора физико-математических наук Сергея Кобцева «Двулучепреломляющие фильтры в волоконных системах» («Birefringent filters in fiber systems»), которая была опубликована в международном научном журнале «Journal of the Optical Society of America B». Она стала одной из самых скачиваемых в январе-марте 2025 года.
— Мы работаем с двулучепреломляющими фильтрами много лет. Совершенствованию фильтров этого типа было посвящено несколько работ, в которых мы рассматривали двулучепреломляющие фильтры как основные селекторы жидкостных и твердотельных перестраиваемых лазеров. Фильтры этого типа зарекомендовали себя в наших традиционных лазерах с самой лучшей стороны. Естественно, возникло желание применить их в волоконных лазерах. Выяснилось, что при адаптации двулучепреломляющих фильтров к волоконным лазерам остается, по сути, только принцип действия этих фильтров, а их конфигурация претерпевает значительные изменения. В статье «Birefringent filters in fiber systems» показаны варианты этих изменений, проанализированы возможности и ограничения модифицированных фильтров. Статья, конечно, интересна широкому кругу исследователей и разработчиков в области фотоники, — объяснил доктор физико-математических наук Сергей Кобцев.
Интерес к лазерным спектрально-селективным компонентам со стороны специалистов в области фотоники довольно велик, так как такие элементы позволяют во многих случаях достичь необходимой ширины линии излучения лазера и/или управлять длиной волны излучения. Двулучепреломляющие фильтры, действие которых основано на изменении поляризации излучения при прохождении двулучепреломляющего оптического материала, давно зарекомендовали себя как одни из лучших спектрально-селективных компонентов для лазеров с относительно широкой полосой усиления.
Фильтры этого типа широко применяются в перестраиваемых лазерах на красителях или титан-сапфировых лазерах. Обычно они содержат одну или несколько двулучепреломляющих пластин (как правило, из кристаллического кварца), наклоненных под углом Брюстера к лучу.
Наклонные поверхности пластин играют роль частичных анализаторов излучения, а сами пластины являются поляризаторами излучения. В генерацию выходят те длины волн излучения, поляризация которых не изменяется при прохождении фильтра.
— Большинство волоконных лазеров являются перестраиваемыми, длина волны их излучения может быть изменена на десятки нанометров. Это изменение может быть осуществлено с помощью двулучепреломляющих фильтров, но они требуют адаптации к волоконным лазерам. В результате попыток использования этих фильтров в волоконных лазерах возникла необходимость в новых решениях для адаптации двулучепреломляющих фильтров к относительно новой платформе, обладающей оригинальными свойствами. Статья «Birefringent filters in fiber systems» посвящена анализу изменений этих фильтров (материала, конфигурации, управляемости и т.д.), связанных с их использованием в новых условиях. Оптимизированные двулучепреломляющие фильтры востребованы во многих волоконных лазерах, широко применяемых в различных задачах — от медицины до охлаждения атомов. Не будет преувеличением сказать, что благодаря усилиям ученых НГУ совершенствуется один из ключевых элементов волоконных лазеров, — пояснил Сергей Кобцев.
Исследование, описанное в статье, проводится в рамках проекта «Новые волоконные короткоимпульсные лазерные системы, включающие передовые композиционные материалы, интеллектуальные технологии и метрологические расширения», поддержанного Министерством науки и высшего образования РФ.
