Er:ZBLAN fiber laser in hybrid design

Urszula Zdulska

Abstract

The main aim of this thesis is examination of idea of fiber laser in hybrid design, in which active medium is Er-doped fluorozirconate fiber and passive elements are made from silica glass. The scope of thesis includes full cycle of prototyping lasers, starting with project of laser system, through spectroscopic measurements of active medium, modeling main performance parameters of laser action, setting up a demonstrator of the system (including solution of problem with effective and low loss splicing ZBLAN and silica fibers and optimization of laser system), followed by investigation of fundamental parameters of laser action (power threshold, slope efficiency) in different pumping schemes. In particular comprehensive spectroscopic characterization of erbium doped ZBLAN bulk and fiber samples was carried out. Absorption and emission spectra were measured together with fluorescence dynamics profiles, which enabled determination of spectroscopic parameters essential to modeling laser parameters. In programming environment Matlab a simplified laser model was implemented and main parameters of laser action were analyzed, which in turn enabled to design a laser setup. Glue splicing method of joining ZBLAN with silica fiber was developed and optimized. Finally, a laboratory demonstrator of Er:ZBLAN all-fiber hybrid laser with two FBGs operating at 1535 nm was set up and fully examined. Laser action was obtained under two different excitations at 1490 nm and 974 nm. The results confirmed correctness of proposed approach and gave an excellent starting point for further development of this kind of lasers operating within another spectral range.
Diploma typeEngineer's / Bachelor of Science
Diploma typeEngineer's thesis
Author Urszula Zdulska (FEIT)
Urszula Zdulska,,
- Faculty of Electronics and Information Technology
Title in PolishLaser światłowodowy Er:ZBLAN o konstrukcji hybrydowej
Supervisor Ryszard Piramidowicz (FEIT / MO)
Ryszard Piramidowicz,,
- The Institute of Microelectronics and Optoelectronics
Certifying unitFaculty of Electronics and Information Technology (FEIT)
Affiliation unitThe Institute of Microelectronics and Optoelectronics (FEIT / MO)
Study subject / specializationElektronika (Elektronics)
Languagepl polski
StatusFinished
Defense Date10-02-2017
Issue date (year)2017
Reviewers Ryszard Piramidowicz (FEIT / MO)
Ryszard Piramidowicz,,
- The Institute of Microelectronics and Optoelectronics
, Kazimierz Jędrzejewski (FEIT / PE)
Kazimierz Jędrzejewski,,
- The Institute of Electronic Systems
Keywords in Polishlaser światłowodowy, erb , szkło ZBLAN
Keywords in Englishfiber laser, erbium, ZBLAN glass
Abstract in PolishPodstawowym celem niniejszej pracy było przetestowanie koncepcji lasera światłowodowego o konstrukcji hybrydowej, w którym ośrodkiem aktywnym jest światłowód fluorocyrkonowy domieszkowany jonami erbu, a elementy pasywne wykonane są ze szkła kwarcowego. Zakres pracy obejmował pełny cykl prototypowania układów laserowych, począwszy od zaprojektowania układu, poprzez badania parametrów spektroskopowych ośrodka aktywnego i modelowanie parametrów generacyjnych, zestawienie demonstratora (w tym rozwiązanie problemu efektywnego, niskostratnego połączenia włókien ZBLAN i kwarcowych oraz optymalizacja układu), uzyskanie i zbadanie podstawowych parametrów akcji laserowej (moc progowa, sprawność) w różnych warunkach pompowania. W szczególności przeprowadzona została charakteryzacja spektroskopowa próbek objętościowych i światłowodowych szkieł ZBLAN domieszkowanych jonami erbu. Zmierzono charakterystyki absorpcji, emisji i dynamiki fluorescencji, co umożliwiło określenie parametrów spektroskopowych niezbędnych do modelowania parametrów generacyjnych układu laserowego. W środowisku Matlab zaimplementowano uproszczony model lasera i przenalizowano teoretycznie parametry akcji laserowej, co pozwoliło na zaprojektowanie układu lasera. Opracowano i zoptymalizowano metodę łączenia klejonego włókien ZBLAN i światłowodów kwarcowych, a następnie zestawiono i zbadano układ laboratoryjny hybrydowego lasera światłowodowego Er:ZBLAN z rezonatorem z siatkami FBG generującego promieniowanie o długości fali 1535 nm. Uzyskano akcję laserową w warunkach pobudzania promieniowaniem o długości fali 1490 nm oraz 974 nm. Uzyskane rezultaty potwierdzają prawidłowość zaproponowanego podejścia oraz pozwalają myśleć o zastosowaniach konstrukcji hybrydowych w laserach światłowodowych na inne zakresy spektralne.
File
Praca_inżynierska_Urszula_Zdulska.pdf 4.43 MB
Local fieldsIdentyfikator pracy APD: 16744

Get link to the record

Back