ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2021. №9
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.9.9
УДК: 621.396.029.7
ДВУХПОЛЯРИЗАЦИОННОЕ УСИЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ЭФФЕКТЕ РАМАНА ДЛЯ ПЕРЕДАТЧИКА ЛИДАРА
В. И. Григорьевский, Я. А. Тезадов
Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, 141190, г. Фрязино, пл. ак. Введенского, д.1
Статья поступила в редакцию 3 сентября 2021 г.
Аннотация. Проведено сравнение спектральных искажений выходного излучения рамановского усилителя в случае одно и двухполяризационного усиления модулированного излучения в протяженном оптическом волокне. При выходной мощности 3.5 Вт на длине волны 1649 нм спектральные искажения для двухполяризационного усиления меньше, что дает возможность увеличить выходную мощность усилителя до ~ 4 Вт, причем уровень спектральных искажений на выходе усилителя, позволяет с высокой точностью проводить лидарные измерения концентрации метана дистанционным методом. Наряду с экспериментальной проверкой проведено моделирование двухполяризационного рамановского усиления. Для такого моделирования вводился коэффициент деполяризации излучения, распространяющегося в протяженном одномодовом волокне. Экспериментальные результаты и результаты теоретического моделирования достаточно хорошо совпадают. Увеличение мощности усилителя позволяет увеличить и дальность зондирования метана в открытой атмосфере лидарами, использующие рамановские усилители в качестве передатчиков.
Ключевые слова: лидар, рамановский усилитель, поляризация, накачка, метан.
Abstract. A comparison is made of the spectral distortions of the output radiation of a Raman amplifier in the case of one and two-polarization amplification of modulated radiation in an extended optical fiber. With an output power of 3.5 W at a wavelength of 1649 nm, the spectral distortions for bipolarization amplification are lower, which makes it possible to increase the amplifier output power to ~ 4 W, and the level of spectral distortions at the amplifier output makes possible to carry out lidar measurements of methane concentration by a remote method with high accuracy. Simulation of bipolarization Raman amplification was carried out along with experimental verification. For this simulation, the coefficient of depolarization of radiation propagating in an extended single-mode fiber was introduced. The experimental results and the results of theoretical modeling are in good agreement. An increase in the amplifier power also makes it possible to increase the methane sensing range in an open atmosphere with lidars using Raman amplifiers as transmitters.
Key words: lidar, raman amplifier, polarization, pumping, methane.
Литература
1. Akimova G.A., Grigor’yevskii V.I., Mataibaev V.V. Enhancement of the energy potential of a lidar for methane detection with the use of a quasi_continuous radiation source. Journal of Communications Technology and Electronics. 2015. V.60. №10. PP.1058-1061. http://doi.org/10.1134/S1064226915100022
2. Crotti C., Deloison F., Alahyane F., et al. Wavelength optimization in femtosecond laser corneal surgery. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 2013. V.54. №5. P.3340-3349. http://dx.doi.org/10.1167/iovs.12-10694
3. Horton N.G., Wang K., Kobat D., et al. In vivo three-photon microscopy of subcortical structures within an intact mouse brain. Nature Photonics. 2013. V.7. №3. P.205-209. http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2012.336
4. Sharma U., Chang E.W., Yun S.H. Long-wavelength optical coherence tomography at 1.7 μm for enhanced imaging depth. Optics Express. 2008. V.16. №24. P.19712-19723. http://dx.doi.org/10.1364/OE.16.019712
5. Cadroas P., Abdeladim L., Kotov L., et al. All-fiber femtosecond laser providing 9 nJ, 50 MHz pulses at 1650 nm for three-photon microscopy. Journal of Optics. 2017. V.19. №6. P.065506-065511. http://dx.doi.org/10.1088/2040-8986/aa6f72
6. Chen S., Jung Y., Alam S., et al. Ultra-short wavelength operation of thulium-doped fiber amplifiers and lasers. Optics Express. 2019. V.27. №25. P.369322-369331. http://dx.doi.org/10.1364/OE.27.036699
7. Delahaye T., Maxwell S.E., Reed Z.D., et al. Precise methane absorption measurements in the 1.64 μm spectral region for the MERLIN mission. Journal of Geophysical Research Atmospheres. 2016. V.121. №12. P.7360-7370. http://dx.doi.org/10.1002/2016JD025024
8. Grigorievsky V.I., Tezadov Y.A., Elbakidze A.V. Modeling and investigation of high-power fiber-optical transmitters for lidar applications. Journal of Russian Laser Research. 2017. V.38. №4. P.311-315. https://doi.org/10.1007/s10946-017-9651-7
9. Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика. Москва, Мир. 2009. 639 с.
Для цитирования:
Григорьевский В.И., Тезадов Я.А. Двухполяризационное усиление оптического излучения на эффекте Рамана для передатчика лидара. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №9. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.9.9