ПОЛЫЕ АНТИРЕЗОНАНСНЫЕ СВЕТОВОДЫ С БОЛЬШОЙ ЭФФЕКТИВНОЙ ПЛОЩАДЬЮ МОДОВОГО ПОЛЯ ДЛЯ РАБОТЫ В БЛИЖНЕЙ И СРЕДНЕЙ ИК-ОБЛАСТЯХ СПЕКТРА

Приведены данные о разработке и исследовании полых микроструктурированных световодов из кварцевого стекла, принцип работы которых основан на явлении антирезонансного отражения света. Для оптического элемента с сердцевиной диаметром 46 мкм, образованной шестью несоприкасающимися капиллярами диаметром 20 мкм с толщиной стенки 2,8 мкм, установлено существование, по меньшей мере, четырех областей пропускания сигнала в диапазоне длин волн от 1 до 4 мкм. С привлечением результатов численного моделирования и экспериментальных данных показано, что полученный световод характеризуется практически одномодовым режимом, обусловленным высоким уровнем затухания излучения группы высших пространственных мод, с эффективной площадью поля фундаментальной моды около 1000 мкм²

микроструктурированный световод, полая сердцевина, явление антирезонанса, фундаментальная мода, эффективная площадь модового поля, затухание излучения

1. Dvoyrin V.V., Mashinsky V.M., Bulatov L.I., Bufetov I.A., Shubin A.V., Melkumov M.A., et al. Bismuth-doped-glass optical fibers - a new active medium for lasers and amplifiers // Optics Letters. 2006. Vol. 31. Iss. 20. PP. 2966-2968. DOI:10.1364/ OL.31.002966

2. Dianov E.M. Bismuth-doped optical fibers: a challenging active medium for near-IR lasers and optical amplifiers // Light: Science & Applications. 2012. Vol. 1. DOI:10.1038/lsa.2012.12

3. Bufetov I.A., Melkumov M.A., Firstov S.V., Riumkin K.E., Shubin A.V., Khopin V.F., et al. Bi-Doped Optical Fibers and Fiber Lasers // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2014. Vol. 20. Iss. 5. DOI:10.1109/JSTQE.2014.2312926

4. Dianov E.M., Semjonov S.L., Bufetov I.A. New generation of optical fibres // Quantum Electronics. 2016. Vol. 46. Iss. 1. PP. 1-10.

5. Firstov S.V., Alyshev S.V., Riumkin K.E., Khegai A.M., Kharakhordin A.V., Melkumov M.A., et al. Laser-Active Fibers Doped With Bismuth for a Wavelength Region of 1.6-1.8 µm // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 2018. Vol. 24. Iss. 5. DOI:10.1109/JSTQE.2018.2801461

6. Girard S., Kuhnhenn J., Gusarov A., Brichard B., van Uffelen M., Ouerdane Y., et al. Radiation Effects on Silica-Based Optical Fibers: Recent Advances and Future Challenges // IEEE Transactions on Nuclear Science. 2013. Vol. 60. Iss. 3. PP. 2015-2036. DOI:10.1109/TNS.2012.2235464

7. Dukel’skiĭ K.V., Eron’yan M.A., Komarov A.V., Khokhlov A.V., Kulesh A.Y., Meshkovskiĭ I.K., et al. Radiation-optical stability of single-mode W-type lightguides with depressed-index fluorosilicate cladding // Journal of Optical Technology. 2015. Vol. 82. Iss. 2. PP. 113-115. DOI:10.1364/JOT.82.000113

8. Kim Y., Ju S., Jeong S., Lee S.H., Han W.T. Gamma-ray radiation response at 1550 nm of fluorine-doped radiation hard single-mode optical fiber // Optics Express. 2016. Vol. 24. Iss. 4. PP. 3910-3920. DOI:10.1364/OE.24.003910

9. Girard S., Morana A., Ladaci A., Robin T., Mescia L., Bonnefois J.J., et al. A. Recent advances in radiation-hardened fiber-based technologies for space applications // Journal of Optics. 2018. Vol. 20. Iss. 9. DOI:10.1088/2040-8986/aad271

10. Tomashuk A.L., Filippov A.V., Kashaykin P.F., Bychkova E.A., Galanova S.V., Tatsenko O.M., et al. Role of Inherent Radiation-Induced Self-Trapped Holes in Pulsed-Radiation Effect on Pure-Silica-Core Optical Fibers // Journal of Lightwave Technology. 2019. Vol. 37. Iss. 3. PP. 956-963.

11. Mihailov S.J. Fiber Bragg Grating Sensors for Harsh Environments // Sensors. 2012. Vol. 12. Iss. 2. PP. 1898-1918. DOI:10.3390/s120201898

12. Varzhel’ S.V., Mun’ko A.S., Konnov K.A., Gribaev A.I., Kulikov A.V. Recording Bragg gratings in hydrogenated birefringent optical fiber with elliptical stress cladding // Journal of Optical Technology. 2016. Vol. 83. Iss. 10. PP. 638-641. DOI:10.1364/JOT.83.000638

13. Arkhipov S.V., Strigalev V.E., Soldatova N.S., Varzhel’ S.V., Mun’ko A.S., Smirnova Y.D. How the efficiency with which Bragg gratings are recorded in birefringent optical fibers depends on the orientation of elliptical stress cladding // Journal of Optical Technology. 2016. Vol. 83. Iss. 11. PP. 708-710. DOI:10.1364/JOT.83.000708

14. Eron’yan M.A., Ter-Nersesyants E.V., Komarov A.V., Bezborodkin P.V., Meshkovskiĭ I.K., Varzhel’ S.V., et al. Photorefractivity of germanosilicate light guides // Journal of Optical Technology. 2017. Vol. 84. Iss. 10. PP. 698-700. DOI:10.1364/JOT.84.000698

15. Richardson D.J. New optical fibres for high-capacity optical communications // Philosophical Transactions of the Royal Society A. 2016. Vol. 374. Iss. 2062. DOI:10.1098/rsta.2014.0441

16. Бурдин А.В., Морозов О.Г., Василец А.А., Кафарова А.М., Минаева А.Ю., Севрук Н.Л. Экспериментальная апробация квази-интерферометрической схемы регистрации внешних механических воздействий на основе анализа отклика маломодового оптического сигнала // Труды учебных заведений связи. 2017. Т. 3. № 2. С. 37-50.

17. Andreev V.A., Bourdine A.V., Burdin V.A., Evtushenko A.S., Halikov R.H. Design of low DMD few-mode optical fibers with extremely enlarged core diameter providing nonlinearity suppression for operating over “C”-band central region // Proceedings of the XIVth International Scientific and Technical Conference on Optical Technologies in Telecommunications (Samara, Russian Federation, 22-24 November 2016). Bellingham: SPIE, 2017. Vol. 10342. DOI:10.1117/12.2270555

18. Андреев В.А., Бурдин А.В., Бурдин В.А. Исследование влияния отклонения геометрии промышленных образцов маломодовых оптических волокон от оптимальной формы на деградацию спектральной характеристики дифференциальной модовой задержки // Труды учебных заведений связи. 2018. Т. 4. № 2. С. 18-25. DOI:10.31854/1813-324x-2018-2-18-25

19. Saitoh K., Matsuo S. Multicore fiber technology // Journal of Lightwave Technology. 2016. Vol. 34. Iss. 1. PP. 55-66.

20. Russell P.St.J. Photonic-Crystal Fibers // Journal of Lightwave Technology. 2006. Vol. 24. Iss. 12. PP. 4729-4749.

21. Arismar Cerqueira S. Jr. Recent progress and novel applications of photonic crystal fibers // Reports on Progress in Physics. 2010. Vol. 73. Iss. 2. DOI:10.1088/0034-4885/73/2/024401

22. Jin W., Ju J., Ho H.L., Hoo Y.L., Zhang A. Photonic crystal fibers, devices, and applications // Frontiers of Optoelectronics. 2013. Vol. 6. Iss. 1. PP. 3-24. DOI:10.1007/s12200-012-0301-y

23. Demidov V.V. Single-mode microstructured lightguides with circular placement of cavities for radiation transport in the limited-nonlinearity regime // Journal of Optical Technology. 2017. Vol. 84. Iss. 8. PP. 504-508. DOI:10.1364/JOT.84.000504

24. Гатчин Ю.А., Демидов В.В., Дукельский К.В., Тер-Нерсесянц Е.В. Квазиодномодовые световоды с увеличенным размером сердцевины на основе микроструктур негексагонального типа // Труды учебных заведений связи. 2017. Т. 3. № 3. С. 37-42.

25. Гатчин Ю.А., Демидов В.В., Дукельский К.В., Злобин П.А., Матросова А.С. Технологические основы получения механически стабильных одномодовых микроструктурированных световодов с предельно низким затуханием сигнала // Труды учебных заведений связи. 2017. Т. 3. № 4. С. 29-35.

26. Демидов В.В., Дукельский К.В., Леонов С.О., Матросова А.С. Нелинейно-оптические преобразования пикосекундных лазерных импульсов в многомодовых микроструктурированных световодах с умеренной нелинейностью // Труды учебных заведений связи. 2018. Т. 4. № 1. С. 61-66. DOI:10.31854/1813-324x-2018-1-61-66

27. Pryamikov A.D., Biriukov A.S., Kosolapov A.F., Plotnichenko V.G., Semjonov S.L., Dianov E.M. Demonstration of a waveguide regime for a silica hollow-core microstructured optical fiber with a negative curvature of the core boundary in the spectra region > 3.5 μm // Optics Express. 2011. Vol. 19. Iss. 2. PP. 1441-1448. DOI:10.1364/OE.19.001441

28. Kolyadin A.N., Kosolapov A.F., Pryamikov A.D., Biriukov A.S., Plotnichenko V.G., Dianov E.M. Light transmission in negative curvature hollow core fiber in extremely high material loss region // Optics Express. 2013. Vol. 21. Iss. 8. PP. 9514-9519. DOI:10.1364/OE.21.009514

29. Poletti F. Nested antiresonant nodeless hollow core fiber // Optics Express. 2014. Vol. 22. Iss. 20. PP. 23807-23828. DOI:10.1364/OE.22.023807

30. Alagashev G.K., Pryamikov A.D., Kosolapov A.F., Kolyadin A.N., Lukovkin A.Y., Biriukov A.S. Impact of geometrical parameters on the optical properties of negative curvature hollow-core fibers // Laser Physics. 2015. Vol. 25. Iss. 5. DOI:10.1088/1054-660X/25/5/055101

31. Frosz M.H., Roth P., Günendi M.C., Russell P.St.J. Analytical formulation for the bend loss in single-ring hollow-core photonic crystal fibers // Photonics Research. 2017. Vol. 5. Iss. 2. PP. 88-91. DOI:10.1364/PRJ.5.000088

32. Litchinitser N.M., Abeeluck A.K., Headley C., Eggleton B.J. Antiresonant reflecting photonic crystal optical waveguides // Optics Letters. 2002. Vol. 27. Iss. 18. PP. 1592-1594. DOI:10.1364/OL.27.001592

33. Agrawal G.P. Nonlinear Fiber Optics. Burlington: Academic Press & Elsevier, 2012. 648 p.

34. Comsol. URL: https://www.comsol.ru (дата обращения 14.03.2019)

35. Saitoh K., Koshiba M. Full-vectorial imaginary-distance beam propagation method based on a finite element scheme: application to photonic crystal fibers // IEEE Journal of Quantum Electronics. 2002. Vol. 38. Iss. 7. PP. 927-933. DOI:10.1109/JQE.2002.1017609

36. Olszewski J., Szpulak M., Urbanczyk W. Effect of coupling between fundamental and cladding modes on bending losses in photonic crystal fibers // Optics Express. 2005. Vol. 13. Iss. 16. PP. 6015-6022. DOI:10.1364/OPEX.13.006015

37. Guobin R., Zhi W., Shuqin L., Shuisheng J. Mode classification and degeneracy in photonic crystal fibers // Optics Express. 2003. Vol. 11. Iss. 11. PP. 1310-1321. DOI:10.1364/OE.11.001310