Fiber lasers may exhibit instabilities and self-pulsed regimes that can have catastrophic consequences on their components. One of the self-pulsing regimes is the recently observed self-induced laser line sweeping (SLLS). The SLLS is characterized by periodic wavelength drift over broad spectral interval of several nanometers followed by quick bounce backward. The sweeping rate is relatively slow, of the order of nm per second. Thanks to narrow line width and simple construction, the SLLS fiber lasers are attractive sources for testing of photonics components, interrogation of optical fiber sensor arrays and for laser spectroscopy. The SLLS can be explained by creation of a standing wave built up by laser longitudinal mode and consequent spatial-hole burning and refractive-index grating inscription. We review an evaluation of reflection spectra of transient fiber Bragg gratings that are created in SLLS fiber lasers. The evaluation is shown using example of ytterbium fiber laser in Fabry-Perot configuration of the laser cavity. We discuss also the effect of the laser wavelength self-sweeping on the triggering of the self-Q-switched regime and the generation of giant laser pulses. and Vláknové lasery mohou vykazovat nestabilní pulzní režimy. Jedním z režimů se samovolnou generací impulzů je nedávno pozorovaný jev spontánního rozmítání vlnové délky vláknového laseru. Tento jev je doprovázen charakteristickým periodickým posunem vlnové délky laseru v širokém rozsahu vlnových délek několika nanometrů. Rychlost rozmítání je relativně pomalá, řádově nanometry za sekundu. Díky úzké šířce čáry a jednoduché konstrukci jsou tyto lasery atraktivními zdroji záření, mj. pro systémy optických vláknových senzorů, charakterizaci optických komponent a laserovou spektroskopii. Samovolné rozmítání vlnové délky lze vysvětlit vytvořením stojaté vlny určené podélným módem rezonátoru. Vznik stojaté vlny vede k podélné modulaci indexu lomu - zápisu mřížky. V tomto příspěvku podáváme shrnutí dosud prezentovaných prací týkajících se modelování odrazivosti braggovských mřížek ve vláknových laserech se spontánním rozmítáním vlnové délky. Popisujeme experimentální ytterbiový vláknový laser s tímto typem nestability, následovaný teoretickým popisem braggovské mřížky a ukázkou výpočtu odrazivosti pro laser odpovídající experimentu. Je též diskutován význam spontánního rozmítání na spouštění režimu samočinného Q-spínání a generaci gigantických laserových pulzů.
We have developed a narrow-band CW mid-IR generator based on the difference frequency generation (DFG) in periodically poled (PP) KTA and KTP crystals. The crystals are used to mix the beams from high-power fiber laser systems working at 1060 nm and 1550 nm spectral bands. Tunability exceeding the range of 3100 nm - 3620 nm was achieved in a source based on a PPKTA crystal. A prototype of mid-IR generator was built in our institute. and Vyvinuli jsme úzkopásmový kontinuální mid-IR generátor založený na generaci rozdílové frekvence (DFG) v periodicky pólovaných (PP) krystalech KTA a KTP. Krystaly jsou využity k směšování svazků od vysokovýkonných vláknových laserových systémů pracujících ve spektrálních pásmech 1060 nm a 1550 nm. Ve zdroji založeném na krystalu PPKTA bylo dosaženo přeladitelnosti v rozsahu 3100 nm - 3620 nm. V ústavu byl postaven prototyp zařízení.
Activities of the Laboratory of nonlinear and fibre optics in the field of all-optical processing of data streams is presented. We demonstrated an all-optical modulation format converter RZ-to- NRZ, based on the cross-phase modulation with walk-off in the nonlinear loop mirror and a high conversion efficiency wavelength converter based the conversion of the cross-phase modulation into amplitude modulation in the fibre Bragg grating. Both devices have been tested at transmission rates of 10, 20, and 40 Gb/s. For testing the network devices at a repetition rate of 107 Gb/s, we developed the combination of optical multiplexer and demultiplexer. and Předkládáme průřez činností Laboratoře nelineární a vláknové optiky na poli plně optického zpracování datových toků. Demonstrovali jsme plně optický převodník formátu RZ/NRZ, založený na křížové fázové modulaci a grupovém zpoždění v nelineárním Sagnacově interferometru, vlnový konvertor s vysokou konverzní účinností založený na konverzi křížové fázové modulace na amplitudovou v braggovské mřížce. Oba převodníky byly testovány při rychlostech 10, 20 a 40 Gb/s. Pro testování síťových zařízení při přenosové rychlosti 107 Gb/s jsme sestavili kombinaci optický multiplexer-demultiplexer.
The paper deals with latest trends in the field of optical fibers namely from point of view of technology and follows the overview of history published elsewhere in this issue of Fine mechanics and optics. It summarizes results recently achieved in the Institute of photonics and electronics ASCR in the field of fiber sensors and namely of fiber lasers. Amplification modules, fiber lasers and ASE sources based on ytterbium, thulium or holmium optical fibers of conventional or double-clad structures produced conventionally or using nanotechnologies can be named among others and Článek se zabývá současnými trendy v oblasti optických vláken, zejména z pohledu jejich technologie, a navazuje na historický přehled uvedený v tomto čísle časopisu Jemná mechanika a optika. Shrnuje výsledky dosažené v Ústavu fotoniky a elektroniky AVČR v oblasti vláknových sensorů a zejména vláknových laserů v poslední době. Mezi nimi lze jmenovat zesilovací moduly, vláknové lasery a ASE zdroje založené na ytterbiových, thuliových a holmiových vláknech klasického nebo dvouplášťového typu vyrobených tradičním způsobem nebo pomocí nanočásticových technologií.
Fiber lasers and amplifiers have been developed as magnificent alternative to traditional solid-state or gas lasers. They are effectively employed for low-power applications, e.g. in metrology or in medicine, as well as for high-power applications like industrial splicing, cutting, or welding. Special optical fibers based on silica or soft optical glasses are heart of the fiber lasers. This paper deals with special silica-based optical fibers doped with thulium and/or holmium ions for amplified spontaneous emission (ASE) sources operating around 2 μm. Pretty versatile method of fiber preparation was elaborated making ones possible fabrication of single-mode or double-clad fibers with core modified with Al2 O3 or P2 O5 up to 14 mol % and doped with rare-earth ions (Tm3+, Ho3+, Er3+, Eu3+, Dy3+, Yb3+, Sm3+) in the range of 102 ppm - 104 ppm. This method is suitable also for doping the fiber core with nanoparticles. Such fibers can be employed for preparation of high-power fiber lasers and/or stable ASE sources in infrared region. This kind of sources was demonstated in generator of extremely wide emission within 1540 m - 2340 nm suitable for spectroscopy characterization of optical components. and Vláknové lasery a zesilovače jsou rozvíjeny jako úspěšná alternativa ke klasickým pevnolátkovým nebo plynovým laserům, která má své významné přednosti při uplatnění od aplikací nízkovýkonových, např. v metrologii či medicíně, až po aplikace vysokovýkonové, např. průmyslové svařování, řezání, navařování apod. Srdcem vláknových laserů jsou optická vlákna z křemenného skla, případně z měkkých optických skel. Článek se zabývá speciálními křemennými optickými vlákny pro thuliem a holmiem dopované zdroje zesílené spontánní emise (ASE) pracující v oblasti okolo 2 μm. Byla vypracována poměrně univerzální metoda, která umožňuje přípravu speciálních jednovidových optických vláken s obsahem Al2 O3 nebo P2 O5 až do 14 mol % v jádře dopovaném dále ionty prvků vzácných zemin (Tm3+, Ho3+, Er3+, Eu3+, Dy3+, Yb3+, Sm3+) v rozsahu 102 ppm - 104 ppm. Metoda umožňuje i dopování optického jádra nanočásticemi. Tato optická vlákna lze úspěšně využít pro přípravu dvouplášťových vláken pro vysokovýkonové vláknové lasery nebo stabilních širokopásmových zdrojů infračerveného záření. Takové zdroje, vykazující řadu předností, byly s úspěchem demonstrovány v generátoru s rekordně širokou emisí v rozmezí od 1540 nm až do 2340 nm, vhodném pro spektroskopické charakterizace optických komponent.
Fiber lasers are the youngest and most rapidly developing branch of lasers. Golden era of fiber lasers started only in early 2000’s and followed success of fiber amplifiers in telecommunications in nineties. Nowadays, the ytterbium fiber lasers at around 1 μm are the most powerful lasers available, reaching 100 kW of average output power. The 2 μm class fiber based on thulium-doped fibers are getting increasing importance thanks to better eye-safety, relaxed non-linear limits, more efficient processing of various materials, e.g., plastics, and high slope efficiency of up to 70 %. In the paper we review our recent progress in research of novel host materials for enhancements of fluorescence properties of thulium-doped fibers and new fiber-optic components and their applications in monolithic thulium-doped fiber laser. Results of coherent combination of thulium-doped fiber lasers are also presented. and Vláknové lasery patří mezi nejmladší a nejrychleji se rozvíjející typy laserů. Zlatá éra vláknových laserů začala teprve na začátku nového tisíciletí a navazuje na úspěch vláknových zesilovačů v telekomunikacích v devadesátých letech. Ytterbiem dopované vláknové lasery na vlnových délkách v okolí 1 μm jsou v současnosti vůbec nejvýkonnějšími dostupnými lasery, dosahují až 100kW průměrného výstupního výkonu. Vláknové lasery na 2 μm založené na thuliem dopovaných optických vláknech získávají nyní na významu díky menšímu riziku poškození zraku, menším omezením kvůli nelinearitám, vysoké účinnosti dosahující až 70 % a efektivnějšímu opracovávání některých materiálů, např. plastů. V příspěvku shrnujeme některé naše nedávné výsledky v oblasti výzkumu nových typů materiálů pro zlepšení fluorescenčních vlastností thuliem dopovaných vláken, nových typů vláknových optických součástek a jejich použití v monolitickém vláknovém laseru. Popisujeme rovněž výsledky výzkumu koherentního kombinování thuliem dopovaných vláknových laserů.
Fibre lasers belong to the most spectacular achievements of contemporary optoelectronics and photonics. Variety of fibre lasers were demonstrated ranging from mighty continuous-wave systems with multi-kilowatt output powers to elegant femtosecond-pulse sources for precise frequency and time measurements. Present progress of fibre lasers follows admirable success of erbium doped fibre amplifier, one of the key components enabling fast global penetration of the Internet. In the constribution, we present basic principles of fibre lasers as well as some of their applications., Vláknové lasery patří mezi nejpůsobivější úspěchy fotoniky posledních let. Poskytují hrubou sílu využitelnou pro řezání a sváření v průmyslu, ale lze je nalézt i v delikátních zařízeních vyvíjených pro dosud nejpřesnější měření frekvence a času. Na začátku současného rozmachu této technologie stál erbiem dopovaný vláknový zesilovač, který byl jednou z klíčových komponent umožňujících rychlý rozvoj internetu. V příspěvku jsou uvedeny základní principy činnosti vláknových laserů a některé jejich aplikace., Pavel Peterka, Pavel Honzátko, Miroslav Karásek., and Obsahuje bibliografii
Success of erbium doped fiber amplifiers in telecommunications recently stimulated spectacular progress of fiber lasers that can be now considered as a substitute for conventional solid-state lasers in many applications. In the contribution we review basic principles of fiber lasers, including high-power fiber lasers that utilize cladding pumping. We summarize also important applications of these new sources of laser radiation and we present in more detail research results in this field in the Institute of Photonics and Electronics. and Úspěch erbiem dopovaných vláknových zesilovačů v telekomunikacích podnítil i nedávný pozoruhodný rozvoj vláknových laserů, které v mnoha aplikacích mohou nahradit konvenční pevnolátkové lasery. V článku jsou popsány základní principy vláknových laserů, včetně vláknových laserů s vysokým výkonem čerpaných přes plášť. Jsou zde také shrnuty nejdůležitější aplikace těchto nových zdrojů laserového záření a podrobněji jsou uvedeny výsledky výzkumu v tomto oboru v Ústavu fotoniky a elektroniky.
Optická vlákna nemusejí sloužit jen pro přenos informace. Pokud do tenkého jádra ve středu vlákna umístíme chemické prvky schopné laserové akce (stimulované emise záření), můžeme generovat velmi intenzivní a přitom kvalitní svazek záření. Vláknové lasery začínají nahrazovat starší typy laserů a otevírají zcela nové obzory v řadě oborů: od lékařství, řezání a sváření v průmyslu až po obranné systémy., Optical fibres also have applications outside the optical telecommunications sphere. If the thin core inside the optical fibre is doped with chemical elements capable of laser action (stimulated emision of radiation), one can generate a very intense and high quality beam of radiation. Fibre lasers have begun to replace older types of lasers and therefore, opens up new horizons in many fields ranging from medicine, industrial cutting and welding to defence., Pavel Peterka, Pavel Honzátko, Ivan Kašík., and Obsahuje seznam literatury