Синхронизация мод в волоконных эрбиевых лазерах ультракоротких импульсов с помощью различных насыщающихся поглотителей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Исмаил Алмикдад

• Исмаил Алмикдад
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Исмаил Алмикдад

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВОЛОКОННЫХ ЭРБИЕВЫХ ЛАЗЕРОВ УЛЬТРАКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ И ОСНОВНЫХ СПОСОБОВ СИНХРОНИЗАЦИИ МОД

1.1. Общая структура волоконных эрбиевых лазеров ультракоротких импульсов

1.2. Естественный насыщающийся поглотитель в виде углеродных нанотрубо

1.3. Искусственный насыщающийся поглотитель на основе нелинейной эволюции поляризации

1.4. Математическое моделирование процессов, происходящих в волоконном эрбиевом лазере ультракоротких импульсов

1.5. Режимы генерации ультракоротких импульсов в волоконных лазерах

1.5.1. Режим генерации солитонов

1.5.2. Режим генерации растянутых импульсов

Выводы первой главы

ГЛАВА 2. СРАВНЕНИЕ ПРЕИМУЩЕСТВ СИНХРОНИЗАЦИИ МОД НА ОСНОВЕ МЕДЛЕННОГО, БЫСТРОГО И ГИБРИДНОГО НАСЫЩАЮЩИХСЯ ПОГЛОТИТЕЛЕЙ В ВОЛОКОННЫХ ЭРБИЕВЫХ ЛАЗЕРАХ

2.1. Экспериментальная установка для исследования механизмов насыщаемых поглотителей в волоконном эрбиевом лазере

2.2. Характеристики генерации ультракоротких импульсов с различными способами синхронизации мод в волоконном эрбиевом лазере с аномальной внутрирезонаторной дисперсией

2.2.1. Генерация УКИ на основе ОУНТ

2.2.4. Манипуляция режимами генерации УКИ в гибридной СМ посредством настройки КП

2.3. Характеристики генерации ультракоротких импульсов с различными способами синхронизации мод в волоконном эрбиевом лазере с нормальной внутрирезонаторной дисперсией

2.3.1. Генерация диссипативного солитона

2.3.2. Генерация симиляритонов

Выводы второй главы

ГЛАВА 3. ОДНОСТЕННЫЕ УПОРЯДОЧЕННЫЕ УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ В КАЧЕСТВЕ НАСЫЩАЮЩИХСЯ ПОГЛОТИТЕЛЕЙ И ФИЛЬТРА ВЫСОКИХ ЧАСТОТ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ В ВОЛОКОННОМ ЭРБИЕВОМ ЛАЗЕРЕ УЛЬТРАКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ

3.1. Изготовление насыщающихся поглотителей в виде пленки из одностенных углеродных нанотрубок, упорядоченных методом самосборки

3.2. Сравнение характеристик выходного излучения эрбиевого волоконного лазера с упорядоченными и неупорядоченными одностенными углеродными нанотрубками

3.3. Эффект снижения шума относительной интенсивности за счет использования упорядоченных ОУНТ в резонаторе лазера

3.4. Моделирование генерации ультракоротких импульсов с упорядоченными ОУНТ

Вывод третьей главы

ГЛАВА 4. ГЕНЕРАЦИЯ СУПЕРКОНТИНУУМА И УЛЬТРАКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ 17 ФС В ВОЛОКОННОМ ЭРБИЕВОМ ЛАЗЕРЕ С НЕЛИНЕЙНОЙ ЭВОЛЮЦИЕЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ

4.1. Генерация ультракоротких импульсов в режиме симиляритона на основе нелинейной эволюции поляризации

4.2. Генерации 17 фс импульсов и суперконтинуума за счет внерезонаторного управления дисперсией второго порядка и нелинейно стью

4.3. Моделирование генерации суперконтинуума зачёт нелинейных эффектов при распространении в высоконелинейнных волокнах

Выводы четвёртой главы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ОУНТ- одностенные углеродные нанотрубки

НЭП - нелинейная эволюция поляризации

КП - контроллер поляризации

КР - комбинационное рассеяние

RBM - radial breathing mod - дыхательная мода

CVD - chemical vapor deposition - химическое осаждение из газовой фазы

СМ - синхронизация мод

НУШ - нелинейное уравнение Шредингера

HNLF - high nonlinearity fiber - высоконелинейное волокно

СК - суперконтинуум

ФСМ - фазовая самомодуляция

ФКМ - фазовая кросс-модуляция

ГВГ - Генерация второй гармоники

ГТГ - Генерация третей гармоники

ДГС - дисперсия групповых скоростей

ДС - Диссипативный солитон

ГСС - Группы связанных солитонов

WDM - wavelength division multiplexor - волоконный мультиплексор

SMF - single mode fiber - одномодовый световод

ШПИ - шумоподобные импульсы - noise-like pulses

RIN - relative intensity noise - относительный шум интенсивности

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синхронизация мод в волоконных эрбиевых лазерах ультракоротких импульсов с помощью различных насыщающихся поглотителей»

ВВЕДЕНИЕ

Эрбиевые волоконные лазеры активно применяются как эффективные источники излучения для формирования ультракоротких импульсов (УКИ) в различных научных и промышленных областях. Среди различных типов твердотельных лазеров, лазеры подобного типа обладают рядом выдающихся преимуществ, включая надежность, экономическую эффективность, отсутствие трудоемкой юстировки элементов и необходимости использования сложных систем теплоотвода. Спектр генерации эрбиевых волоконных лазеров находится вблизи длины волны 1550 нм, которая, в свою очередь, соответствует окну прозрачности атмосферы и безопасна для глаз. Все эти преимущества делают эрбиевые волоконные лазеры подходящими для применения во многих областях, включая квантовые вычисления [1,2], спектроскопию [3], медицину, например, дерматологию [4] и литотрипсию [5], метрологию[6], а также в нелинейной оптике, особенно для генерации суперконтинуума (СК) [7].

Первая реализация лазерной генерации в волокнах, легированных ионами эрбия, была продемонстрирована в работе D.N. Payne в 1987 г. [8,9] и с тех пор активно исследовалась. На сегодняшний день, основными областями исследования являются разработка наиболее подходящего метода синхронизации мод (СМ), поиск новых режим генерации УКИ, улучшение выходных характеристик УКИ (сокращение длительности импульса, увеличения его энергии и т.д.), а также повышение амплитудной и частотной стабильности генерируемых импульсов. Для развития эрбиевых лазеров УКИ требовались разработки в разных областях науки, особенно в нанотехнологиях, нелинейной оптике, технологии волоконных световодов и материаловедении. Исследование синхронизации мод на основе ранее изучавшихся способов, а также новых насыщающихся поглотителей (НП) является актуальной научной задачей, поскольку СМ играет ключевую роль в поиске режимов генерации УКИ, которые открывают двери к новым и чрезвычайно актуальным применениям подобных лазеров, как например, генерация сжатых и запутанных квантовых состояний для систем квантовых вычислений [10,11]. В

рамках исследований методов СМ изучаются поляризованные состояния излучения [12,13], методы повышения стабильности амплитудных и частотных характеристик [14,15], нелинейное насыщения в наноматериалах и полупроводниковых материалах [16,17], и характеристики УКИ при распространении в пассивных и активных волокнах [18,19].

Целью диссертационной работы является поиск оптимальных способов генерации УКИ в эрбиевых волоконных лазерах посредством исследования особенностей реализации механизма синхронизации мод на основе различных насыщающихся поглотителей, а также их классификация по преимуществам в зависимости от области применения.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе были поставлены и решены следующие задачи:

• Разработка полностью волоконного источника ультракоротких импульсов на основе эрбиевого лазера с уникальной конфигурацией, оптимизированной для исследования взаимосвязи механизмов синхронизации мод, процессов насыщения различных насыщающихся поглотителей (НП) и режимов генерации УКИ.

• Проведение экспериментального исследования возможности реализации синхронизации мод на основе медленного НП в виде одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ), быстрого НП в виде нелинейной эволюции поляризации (НЭП) и гибридного метода, сочетающего ОУНТ и НЭП.

• Разработка математической модели для расчета процессов, происходящих в эрбиевых волоконных лазерах УКИ, включая сложные процессы сжатия и распространения импульсов, а также для изучения генерации и когерентности суперконтинуума в специальных и стандартных волокнах.

• Разработка насыщающегося поглотителя с уникальными характеристиками фильтрации и поляризационной чувствительности на основе упорядоченных углеродных нанотрубок, изготовленных методом самосборки.

• Разработка источника суперконтинуума (СК) и УКИ на основе полностью волоконного эрбиевого лазера с внерезонаторным управлением

нелинейностью и дисперсией второго порядка без дополнительных этапов усиления или сжатия импульсов.

Объектом исследования является волоконный эрбиевый лазер ультракоротких импульсов с различными методами синхронизации мод на основе одностенных углеродных нанотрубок и нелинейной эволюции поляризации.

Предметом исследования является возможность генерации ультракоротких импульсов и зависимость их выходных характеристик от используемого механизма синхронизации мод в эрбиевом волоконном лазере УКИ. Методы исследования

Для выполнения цели и задач диссертационной работы были использованы следующие методы:

• Методы спектроскопии наноструктур, включая спектроскопию комбинационного рассеяния (КР) света, сканирующую электронную микроскопию и спектроскопию оптического поглощения.

• Методы измерения амплитудных и частотных характеристик импульсного излучения, включая интерферометрическую автокорреляцию и автокорреляцию интенсивности, а также измерение оптического и радиочастотного (РЧ) спектров.

• Методы математического моделирования и теоретических расчетов. Научная новизна

1. Впервые изучена внутрирезонаторная динамика насыщения быстрого (на основе НЭП) и медленного (на основе ОУНТ) насыщающихся поглотителей, а также их комбинации в рамках механизма гибридной СМ, в эрбиевом волоконном лазере ультракоротких импульсов с целью оптимизации выбора насыщающегося поглотителя в зависимости от реализуемых параметров УКИ.

2. Впервые разработан естественный насыщающийся поглотитель с поляризационной чувствительностью и способностью частотной фильтрации на основе упорядоченных одностенных углеродных нанотрубок, изготовленных методом самосборки.

3. Достигнута генерация самой короткой длительности импульса (17 фс) и суперконтинуума от полностью волоконного эрбиевого лазера с внерезонаторным управлением нелинейностью и дисперсией второго порядка без дополнительных этапов усиления или сжатия импульсов. Положения, выносимые на защиту

1. Использование метода гибридной синхронизации мод, сочетающего одностенные углеродные нанотрубки (ОУНТ) и нелинейную эволюцию поляризации (НЭП) на основе поляризующего волокна, позволяет получить растянутые гауссовы импульсы длительностью 111 фс с шириной спектра 28 нм, а также предоставляет возможность управления характеристиками полученных УКИ и режимом генерации.

2. Использование насыщающихся поглотителей на основе ОУНТ, упорядоченных параллельно выделенной оси, позволяет реализовать эффект фильтра высоких частот в эрбиевых волоконных лазерах, генерирующих УКИ, что обеспечивает увеличение отношения сигнал/шум на 24,5 дБ и снижение относительного уровня шума интенсивности на 20 дБ по сравнению с использованием ОУНТ со случайной ориентацией в плёнке.

3. При распространении УКИ с положительным чирпом в волокне с аномальной дисперсией (р2 = -11,7 пс2/км) и высокой нелинейностью (у = 13 Вт-1км-1) формируются предельно короткие импульсы в процессе многосолитонного сжатия за счет управления дисперсионными и нелинейными эффектами. Практическая ценность диссертационной работы

1. Разработаны макетов генерации УКИ на основе эрбиевых волоконных лазеров, работающих в различных режимах генерации и подходящих для применения в разных областях, особенно в системах усиления чирпированных импульсов (режим генерации симиляритонов), в генераторах оптических гребенок, используемых в задачах метрологии и спектроскопии (режимы генерации чирпированных импульсов и суперконтинуума), а также в телекоммуникациях (режим генерации солитонов).

2. Разработаны макеты генерации ультракоротких импульсов (УКИ) на основе эрбиевого волоконного лазера, работающего в перспективном режиме генерации групп связанных солитонов (солитонных молекул) с управляемым количеством импульсов в группе. Реализованный метод обеспечивает повышенную эффективность применения подобных лазеров в телекоммуникациях и квантовой оптике.

3. Разработана математическая модель для изучения сложных процессов, происходящих при генерации УКИ, и расчета выходных амплитудных характеристик с учетом распространения в специальных волокнах.

4. Разработан насыщающийся поглотитель на основе упорядоченных ОУНТ, позволяющий снизить спектральную плотность мощности относительного уровня шума интенсивности на 25 дБ по сравнению с типичным НП на основе ОУНТ со случайным распределением в тонкой полимерной пленке.

5. Разработан компактный генератор СК и УКИ с длительностью 17 фс на основе волоконного эрбиевого лазера с относительным уровнем шума интенсивности -140 дБн/Гц и сниженной до 23.67 МГц частотой повторения импульсов, что делает его подходящим для применения в системах усиления чирпированных импульсов и упрощает генерацию предельно коротких импульсов без дополнительных этапов усиления и сжатия. Достоверность полученных результатов подтверждается грамотной

постановкой экспериментов, применением надежных измерительных приборов, использованием как известных, так и разработанных соискателем методов обработки данных, а также высоким соответствием экспериментальных результатов данным численного моделирования. Апробация результатов работы

Основные результаты работы были представлены на 9 научно-технических конференциях и симпозиумах:

• 65-я Всероссийская научная конференция МФТИ 2023 (Москва, 2023 г.)

• XII международная конференция по фотонике и информационной оптике 2023 (Москва, 2023 г.)

• XXXIV международная конференция «Лазеры в науке, технике, медицине 2023» (Москва, 2023 г.)

• Всероссийская Диановская конференция по волоконной оптике 2023 (ВКВО 2023) (Пермь, 2023 г.)

• Международная конференция «International Conference Laser Optics 2024» (Санкт-Петербург, 2024 г.)

• Молодежная конференция по физике полупроводников, зимняя школа 2025 (Санкт-Петербург, 2025 г.)

• 7-я школа молодых ученых в рамках Российского форума «Микроэлектроника 2025» (г.Сочи, 2025)

• XVII International Conference on Pulsed Lasers and Laser Applications (Томск, 2025 г.)

• Всероссийская Диановская конференция по волоконной оптике 2025 (ВКВО 2025) (Пермь, 2025 г.)

Публикации

Основные результаты работы опубликованы в 12 научных статьях, размещённых в рецензируемых изданиях, входящих в перечень ВАК РФ, из них 10 статей в рецензируемых научных изданиях, входящих в международные базы цитирования Web of Science и Scopus.

Личный вклад автора в работах с соавторами заключается в самостоятельном выполнении экспериментальных и теоретических исследований, изложенных в работах [7, 32, 42, 43, 82, 99, 100, 112], включая изучение оптических свойств НП на основе ОУНТ, создание на их основе композитных НП из упорядоченных ОУНТ, разработку волоконных эрбиевых лазеров УКИ, проведение экспериментальных исследований и измерений, а также подготовку научных публикаций. Кроме того, соискателем выполнены экспериментальные исследования оптических свойств естественных НП, использованных в работах [63, 113], и теоретические исследования оптимизации генерации и распространения УКИ, представленные в работах [67, 71].

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и изложена на 125 страницах машинописного текста, включая 45 рисунков, 8 таблиц и список литературы, содержащий 124 наименования.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна и практическая ценность. Приведена структура диссертации и формы апробации результатов.

Первая глава посвящена анализу эрбиевых волоконных лазеров УКИ и основных механизмов формирования УКИ в лазерах подобного типа. Также проведен анализ механизмов синхронизации мод на основе ОУНТ и НЭП. В рамках главы проведен математический анализ процессов получения УКИ и режимов их генерации.

Во второй главе рассмотрено экспериментальное исследование генерации УКИ на основе ОУНТ, НЭП и гибридной синхронизации мод (СМ) с аномальной, нормальной и близкой к нулю суммарной внутрирезонаторной дисперсией групповой скорости (ДГС). Проведен анализ возможности получения различных режимов генерации УКИ в зависимости от используемого типа НП и обсуждаются возможности реализации исследуемых механизмов СМ в различных резонаторах.

В третьей главе описан естественный НП на основе упорядоченных ОУНТ. Исследованы его оптические свойства, при этом экспериментально и численно показаны преимущества его использования для генерации УКИ в эрбиевом волоконном лазере по сравнению с типичным НП на основе неупорядоченных ОУНТ в тонкой полимерной пленке.

В четвертой главе представлен полностью волоконный генератор УКИ и СК на основе волоконного эрбиевого лазера с пассивной синхронизацией мод на основе НЭП. Показано, что при распространении импульса с положительным чирпом в среде с аномальной дисперсией и высокой нелинейностью можно сократить длительность импульса до 17 фс в точке компенсации дисперсии второго порядка и перейти к генерации СК за счет вклада нелинейных факторов, проявляющихся во внерезонаторном волоконном компрессоре с высокой нелинейностью.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВОЛОКОННЫХ ЭРБИЕВЫХ ЛАЗЕРОВ УЛЬТРАКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ И ОСНОВНЫХ СПОСОБОВ

СИНХРОНИЗАЦИИ МОД

Данная глава диссертационной работы посвящена анализу принципов работы эрбиевых волоконных лазеров. В ней представлен обзор литературы, включающий физические механизмы синхронизации мод и основные режимы генерации УКИ. Также описана математическая модель, предназначенная для исследования процессов формирования ультракоротких импульсов в волоконных лазерах и анализа их основных режимов генерации.

1.1. Общая структура волоконных эрбиевых лазеров ультракоротких импульсов.

Волоконные эрбиевые лазеры ультракоротких импульсов представляют собой важный класс твердотельных лазеров. Эти лазеры используют в качестве активной среды оптическое волокно, легированное ионами эрбия (Ег3+), что позволяет генерировать импульсы света фемтосекундной и пикосекундной длительностью в ближнем ИК диапазоне длин волн с центром около 1550 нм. Основная структура таких лазеров включает в себя волоконный резонатор, в котором происходит усиление света за счет вынужденного излучения ионов эрбия, а также систему накачки на длинах волн 980 нм или 1480 нм, обеспечивающую необходимую энергию для возбуждения активной среды. Также стоит отметить, что генерация УКИ может осуществляться благодаря использованию механизмов пассивной или активной синхронизации мод, для чего в резонатор лазера включаются дополнительные элементы.

Формирование и распространение ультракоротких импульсов (УКИ) в волоконных лазерах представляет собой сложный процесс, в котором ключевую роль играют нелинейные эффекты и дисперсия. Эти факторы определяют динамику импульсов, их спектральные и временные характеристики, а также стабильность генерации.

Нелинейные эффекты в волоконных лазерах проявляются при высоких уровнях интенсивностях излучения и включают такие явления, как фазовая самомодуляция (ФСМ) [20-22], фазовая кросс-модуляция (ФКМ) [23,24], генерация второй и высших гармоник, четырехволновое смешение [24] и комбинационное рассеяние [25]. ФСМ обусловлена зависимостью показателя преломления от интенсивности излучения, что приводит к изменению фазы импульса по мере его распространения. Это, в свою очередь, вызывает спектральное уширение импульса при неизменной форме огибающей и, соответственно, длительности. Однако из-за влияния ФСМ меняется мгновенная частота вдоль импульса, что приводит к появлению нелинейной частотной модуляции (чирпа (chirp)), а сам импульс при этом становится чирпированным, то есть частотно-модулированным. В этом случае на переднем фронте импульса преобладают низкочастотные компоненты спектра, а на заднем - высокочастотные, что соответствует положительному чирпу импульса. ФКМ, с другой стороны, влияет на взаимодействие между несколькими импульсами, что важно в системах с высокой плотностью импульсов. В волоконных лазерах УКИ, нелинейные эффекты могут как способствовать формированию УКИ, так и ограничивать их длительность и энергию, а также ухудшать стабильность генерации. Например, ФСМ может компенсировать дисперсионное расширение импульсов, позволяя поддерживать их ультракороткую длительность. Однако чрезмерная нелинейность может привести к нестабильности импульсов и ухудшению их качества.

Дисперсия в волоконных лазерах описывает зависимость скорости распространения излучения от его частоты. В контексте УКИ важны два типа дисперсии: дисперсия групповых скоростей (ДГС) или же дисперсия второго порядка (р2); и дисперсия высших порядков, среди которых выделяется дисперсия третьего порядка (р3). р2 определяет, как различные частотные компоненты импульса распространяются друг относительно друга, что может приводить к расширению или сжатию импульса с увеличением или уменьшением его длительности. В случае аномальной дисперсии р2 < 0 , низкочастотные компоненты излучения распространяются медленнее чем высокочастотные компоненты того же излучения (импульса).

А в случае нормальной дисперсии ß2 > 0 , низкочастотные компоненты излучения распространяются быстрее чем высокочастотные компоненты. Дисперсия высших порядков, такая как дисперсия третьего порядка (ДТП), может искажать форму импульса и влиять на его спектральные характеристики.

В условиях аномальной дисперсии ß2 < 0 (отрицательной дисперсии групповых скоростей (ДГС)), возможно формирование солитонов — стабильных импульсов, которые сохраняют свою форму при распространении по световоду. В этом режиме нелинейные эффекты и дисперсия компенсируют друг друга, позволяя импульсам поддерживать ультракороткую длительность на значительных расстояниях. При ß2 > 0, реализуется генерация чирпированных импульсов, которые могут менять свои основные характеристики, такие как длительность и пиковая мощность, в зависимости от длины распространения, и значения дисперсии и нелинейности в резонаторе. Более подробно о режимах генерации УКИ в зависимости от дисперсии изложено в разделе 1.4.

Для генерации ультракоротких импульсов необходимо настроить резонатор для работы в режиме пассивной или активной синхронизации мод (СМ), либо использовать модуляцию добротности резонатора (Q-switch). В настоящее время наиболее распространённым методом получения УКИ является пассивная синхронизация мод с помощью насыщающихся поглотителей (НП). Благодаря нелинейной функции пропускания таких элементов, временной профиль поглощения/пропускания интенсивности изменяется при прохождении излучения через них. Более слабые флуктуационные импульсы ослабляются сильнее, тогда как более интенсивные импульсы пропускаются с меньшими потерями. В результате совместного действия усиления активной среды и насыщающегося поглотителя происходит дискриминация флуктуационных импульсов с выделением одного мощного импульса на периоде обхода резонатора.

В настоящее время пассивная СМ может быть реализована с использованием либо естественных, либо искусственных насыщаемых поглотителей (НП). Естественные НП основаны на нелинейных материалах, таких как полупроводниковые насыщаемые поглощающие зеркала (SESAM) [16,26,27],

углеродные структуры, включая графен [28,29], углеродные нанотрубки (одностенные [30-36], двухстенные [37] и многостенные [38]), нанодоты [39], черный фосфор [40], МХены [41] и другие. Искусственные НП, с другой стороны, реализуются посредством использования нелинейных эффектов, основанных на оптической нелинейности Керра внутри лазерного резонатора контролируемым образом. Среди искусственных НП нелинейная эволюция поляризации (НЭП) [4245], нелинейные усиливающие петлевые зеркала (NALM) [46,47] и нелинейные оптические петлевые зеркала (NOLM) [48] являются наиболее устоявшимися и надежными механизмами пассивной СМ, которые обеспечивают генерацию УКИ в различных режимах работы лазера.

Среди перечисленных типов НП наиболее распространёнными являются УНТ и НЭП. С тех пор, как Set, S. Y. и др. впервые использовали одностенные углеродные нанотрубки (ОУНТ) в качестве пассивного НП в волоконном лазере с СМ [49], наблюдался быстрый рост количества работ, посвященных применению ОУНТ в лазерах УКИ благодаря их технологичности и выдающимся преимуществам. Эти преимущества включают в себя гибкость в выборе матрицы для внедрения УНТ [50,51], широкий диапазон работы в ближней инфракрасной области спектра [52], простоту и удобство интеграции с резонаторами как волоконных, так и твердотельных лазеров [14], возможность генерации УКИ суб-пикосекундной длительности [14,36,53], а также способность улучшать шумовые характеристики выходных лазерных импульсов [54,55]. В частности, в работе [56] сообщается о генерации УКИ длительностью до 74 фс в полностью волоконной кольцевой схеме с использованием НП на основе ОУНТ, изготовленных методом лазерной абляции и имеющих диаметр 1,3 нм. Кроме того, в эрбиевых волоконных лазерах с коротким резонатором и НП на основе ОУНТ были достигнуты высокие частоты повторения импульсов (примерно 5-10 ГГц) [57,58]. Также были исследованы структурные характеристики НП на основе ОУНТ и их влияние на генерацию УКИ, включая такие факторы, как концентрация ОУНТ [59,60], толщина плёнки [59,61] мощность насыщения [62], и плотность трубок в пленке [63,64].

В свою очередь, СМ на основе искусственного НП в виде НЭП также позволяет получать интересные результаты в рамках генерации УКИ. Например, как следует из материалов, представленных в главе 4, наименьшая длительность импульсов, зарегистрированная в эрбиевых волоконных лазерах (17 фс), была достигнута с использованием механизма НЭП. Стоит отметить, что посредством НЭП получена генерация УКИ с высокой частотой повторения (~1 ГГц) [65], широким спектром и высокой мощностью [66] в одноимпульсных режимах с фундаментальной частотной повторения, а также различных многоимпульсных режимах [42,67]. При этом НЭП можно реализовать как в полностью волоконных резонаторах [43], так и в резонаторах с объемными элементами [45,68].

Однако оба типа НП имеют свои ограничения. Например, естественные НП на основе пленок с ОУНТ могут не поддерживать генерацию импульсов с высокой энергией из-за потенциального теплового повреждения пленок [69], тогда как искусственные НП сталкиваются с трудностями в достижении самозапускающейся СМ из-за высокой чувствительности к условиям окружающей среды и различных трудно-контролируемых факторов, таких как двулучепреломление [70]. Для нивелирования этих недостатков может быть использована гибридная СМ, объединяющая два НП в одном резонаторе, например, НЭП с ОУНТ [32,71], NALM с ОУНТ [16] или NALM с SESAM [72], что позволяет облегчить генерацию УКИ, используя преимущества как естественных, так и искусственных механизмов СМ. Хотя гибридная СМ была широко изучена, динамика генерации и вклад каждого НП остаются неясными. Таким образом, вопрос о необходимости использования двух НП в одном резонаторе на данный момент так и не разрешен, что делает исследование механизма гибридной СМ актуальным и целесообразным в контексте оптимизации режимов генерации УКИ в волоконных лазерах. Действительно, остается неясным, может ли генерация УКИ быть отнесена только к одному из них, в то время как второй НП действует лишь как дополнительный элемент, вносящий потери в резонаторе. Более того, в недавних исследованиях сообщается о генерации УКИ с использованием новых естественных НП, таких как MoS2 [73] и GeBi4Te7 [74] в резонаторах, которые поддерживают также механизмы искусственных НП.

Эти конфигурации включают такие компоненты, как поляризационно-чувствительные изоляторы и контроллеры поляризации (КП), присущие быстрым искусственным НП на основе НЭП. В результате, остаётся неясным, чем именно инициируется и управляется режим СМ: естественными НП, НЭП, либо гибридным вкладом обоих. Эти вопросы будут подробно изучены в рамках данной диссертационной работы.

1.2. Естественный насыщающийся поглотитель в виде углеродных нанотрубок.

Углеродные нанотрубки (УНТ) представляют собой уникальный материал с выдающимися оптическими и электронными свойствами, что делает их идеальными кандидатами для использования в качестве насыщающихся поглотителей (НП) в волоконных лазерах. УНТ обладают цилиндрической структурой, состоящей из одного или нескольких слоев атомов углерода, свернутых в трубку. В зависимости от хиральности и диаметра, УНТ могут быть металлическими или полупроводниковыми, что существенным образом влияет на их оптические свойства.

Рисунок 1.1 - одностенные УНТ (ОУНТ)(а), многостенные УНТ(б), Схема листа графена, с нанесённым на него базисом и вектором хиральности, а также ОУНТ типа кресла и зигзаг (в), Энергии электронных переходов Eii в зависимости от диаметра нанотрубок (г), и распределение уровней в углеродных нанотрубках диаметром 1,2 нм.[35]

УНТ могут быть синтезированы различными методами, каждый из которых имеет свои преимущества и особенности. Основные методы синтеза включают дуговой разряд, химическое осаждение из газовой фазы (CVD), лазерную абляцию и восстановление углекислым газом при высоком давлении [75]. Эти методы позволяют синтезировать УНТ с различными диаметрами и хиральностью, что влияет на их электронные и оптические свойства. Например, метод дугового разряда позволяет получать многослойные УНТ, тогда как метод CVD может быть использован для синтеза как однослойных, так и многослойных УНТ [76-78].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Исмаил Алмикдад, 2026 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Roslund J. h gp. Wavelength-multiplexed quantum networks with ultrafast frequency combs // Nature Photonics 2013 8:2. Nature Publishing Group, 2013. T. 8, № 2. C. 109-112.

2. Andrianov A. V. h gp. Fiber-Optical Sources of Quantum Squeezed Light // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. Pleiades Publishing, 2023. T. 59, № 1. C. 28-38.

3. Picque N., Hansch T.W. Frequency comb spectroscopy // Nature Photonics 2019 13:3. Nature Publishing Group, 2019. T. 13, № 3. C. 146-157.

4. Wang Y h gp. Molecular Response of Skin to Micromachining by Femtosecond Laser // Front Phys. Frontiers Media SA, 2021. T. 9. C. 637101.

5. Orekhov I.O. h gp. Study of the Effect of Laser Radiation Parameters on the Efficiency of Lithotripsy // Applied Sciences 2023, Vol. 13, Page 8565. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2023. T. 13, № 15. C. 8565.

6. Terra O., Hussein H.M., Kotb H. Soliton mode-locked fiber laser for distance measurements // Applied Optics, Vol. 60, Issue 12, pp. 3452-3457. Optica Publishing Group, 2021. T. 60, № 12. C. 3452-3457.

7. Ismaeel A. h gp. Coherent supercontinuum generation by the high-order soliton molecules amplification // Opt Laser Technol. Elsevier, 2025. T. 188. C. 112913.

8. Mears R.J. h gp. Low-noise erbium-doped fibre amplifier operating at 1.54^m // Electron Lett. IEE, 1987. T. 23, № 19. C. 1026-1028.

9. Zervas M.N., Laming R.I., Payne D.N. Efficient Erbium-Doped Fiber Amplifiers Incorporating an Optical Isolator // IEEE J Quantum Electron. 1995. T. 31, № 3. C. 472-480.

10. Roslund J. h gp. Wavelength-multiplexed quantum networks with ultrafast frequency combs // Nature Photonics 2013 8:2. Nature Publishing Group, 2013. T. 8, № 2. C. 109-112.

11. Andrianov A. V. h gp. Optimizing the generation of polarization squeezed light in nonlinear optical fibers driven by femtosecond pulses // Optics Express, Vol. 31, Issue 1, pp. 765-773. Optica Publishing Group, 2023. T. 31, № 1. C. 765-773.

12. Feng S. h gp. Single-polarization, switchable dual-wavelength erbium-doped fiber laser with two polarization-maintaining fiber Bragg gratings // Optics Express, Vol. 16, Issue 16, pp. 11830-11835. Optica Publishing Group, 2008. T. 16, № 16. C. 11830-11835.

13. Silberberg Y. h gp. Passive mode locking by using nonlinear polarization evolution in a polarization-maintaining erbium-doped fiber // Optics Letters, Vol. 18, Issue 11, pp. 894-896. Optica Publishing Group, 1993. T. 18, № 11. C. 894-896.

14. Sazonkin S.G. h gp. Analysis of the Passive Stabilization Methods of Optical Frequency Comb in Ultrashort-Pulse Erbium-Doped Fiber Lasers // Fibers 2022, Vol. 10, Page 88. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2022. T. 10, № 10. C. 88.

15. Kim J., Song Y. Ultralow-noise mode-locked fiber lasers and frequency combs: principles, status, and applications // Advances in Optics and Photonics, Vol. 8, Issue 3, pp. 465-540. Optica Publishing Group, 2016. T. 8, № 3. C. 465-540.

16. Chernysheva M.A. h gp. SESAM and SWCNT Mode-Locked All-Fiber Thulium-Doped Lasers Based on the Nonlinear Amplifying Loop Mirror // IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2014. T. 20, № 5.

17. Krylov A. A., Grebenyukov V. V. h gp. Performance peculiarities of carbon-nanotube-based thin-film saturable absorbers for erbium fiber laser mode-locking // JOSA B, Vol. 33, Issue 2, pp. 134-142. Optica Publishing Group, 2016. T. 33, № 2. C. 134-142.

18. Poletti F., Horak P. Description of ultrashort pulse propagation in multimode optical fibers // JOSA B, Vol. 25, Issue 10, pp. 1645-1654. Optica Publishing Group, 2008. T. 25, № 10. C. 1645-1654.

19. Mamyshev P. V., Chernikov S. V. Ultrashort-pulse propagation in optical fibers // Optics Letters, Vol. 15, Issue 19, pp. 1076-1078. Optica Publishing Group, 1990. T. 15, № 19. C. 1076-1078.

20. Stolen R.H., Lin C. Self-phase-modulation in silica optical fibers // Phys Rev A (Coll Park). American Physical Society, 1978. T. 17, № 4. C. 1448.

21. Lin Y-H. h gp. Self-amplitude and self-phase modulation of the charcoal mode-locked erbium-doped fiber lasers // Optics Express, Vol. 21, Issue 21, pp. 2518425196. Optica Publishing Group, 2013. T. 21, № 21. C. 25184-25196.

22. Barmenkov Y.O. h gp. ASE narrow-band noise pulsing in erbium-doped fiber amplifier and its effect on self-phase modulation // Optics Express, Vol. 27, Issue 6, pp. 8520-8528. Optica Publishing Group, 2019. T. 27, № 6. C. 8520-8528.

23. Shang H.T. h gp. Cross-phase modulation in optical fibers // Optics Letters, Vol. 12, Issue 8, pp. 625-627. Optica Publishing Group, 1987. T. 12, № 8. C. 625-627.

24. Fukuda H. h gp. Four-wave mixing in silicon wire waveguides // Optics Express, Vol. 13, Issue 12, pp. 4629-4637. Optica Publishing Group, 2005. T. 13, № 12. C. 4629-4637.

25. Heller E.J., Sundberg R.L., Tannor D. Simple aspects of raman scattering // Journal of Physical Chemistry. American Chemical Society, 1982. T. 86, № 10. C. 18221833.

26. Okhotnikov O., Grudinin A., Pessa M. Ultra-fast fibre laser systems based on SESAM technology: new horizons and applications // New J Phys. IOP Publishing, 2004. T. 6, № 1. C. 177.

27. Armas-Rivera I. h gp. Wide wavelength-tunable passive mode-locked Erbium-doped fiber laser with a SESAM // Opt Laser Technol. Elsevier, 2021. T. 134. C. 106593.

28. Obraztsov P.A. h gp. Multi-gigahertz repetition rate ultrafast waveguide lasers mode-locked with graphene saturable absorbers // Laser Phys. IOP Publishing, 2016. T. 26, № 8. C. 084008.

29. Tereshchenko D.P. h gp. Highly efficient, powerful Nd:YAG laser CW mode-locked with a monolayer CVD graphene saturable absorber mirror // JOSA B, Vol. 41, Issue

2, pp. 514-518. Optica Publishing Group, 2024. T. 41, № 2. C. 514-518.

30. Solodyankin M.A. h gp. Mode-locked 1.93 ^m thulium fiber laser with a carbon nanotube absorber // Optics Letters, Vol. 33, Issue 12, pp. 1336-1338. Optica Publishing Group, 2008. T. 33, № 12. C. 1336-1338.

31. Grebenyukov V. V. h gp. Optical Studies of Single Walled Nanotubes Synthesized from C:BN:B4C Catalytic Mixture // Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics. American Scientific Publishers, 2009. T. 4, № 2. C. 281-285.

32. Ismaeel A. h gp. Self - assembled aligned single - walled carbon nanotubes as an anisotropic polarizer and saturable absorber in erbium-doped femtosecond fiber laser // Carbon N Y. Pergamon, 2024. T. 230. C. 119672.

33. Huang L., Zhang Y, Liu X. Dynamics of carbon nanotube-based mode-locking fiber lasers // Nanophotonics. De Gruyter Open Ltd, 2020. T. 9, № 9. C. 2731-2761.

34. Dai L. h gp. Carbon nanotube mode-locked fiber lasers: recent progress and perspectives // Nanophotonics. De Gruyter Open Ltd, 2020. T. 10, № 2. C. 749775.

35. Soavi G. h gp. Ultrafast Photophysics of Single-Walled Carbon Nanotubes // Adv Opt Mater. John Wiley & Sons, Ltd, 2016. T. 4, № 11. C. 1670-1688.

36. Lau K.Y, Liu X., Qiu J. A Comparison for Saturable Absorbers: Carbon Nanotube Versus Graphene // Adv Photonics Res. John Wiley & Sons, Ltd, 2022. T. 3, № 10. C.2200023.

37. Chernysheva M. h gp. Double-Wall Carbon Nanotube Hybrid Mode-Locker in Tm-doped Fibre Laser: A Novel Mechanism for Robust Bound-State Solitons Generation // Scientific Reports 2017 7:1. Nature Publishing Group, 2017. T. 7, № 1. C. 1-11.

38. Al-Masoodi A.H.H. h gp. Q-switched ytterbium doped fiber laser using multi-walled carbon nanotubes saturable absorber // Chinese Optics Letters, Vol. 12, Issue

3, pp. 031403-. Chinese Optical Society, 2014. T. 12, № 3. C. 031403-.

39. Lu Z. h gp. Carbon nanodots derived from organo-templated zeolites for femtosecond mode-locked fiber laser // Infrared Phys Technol. Pergamon, 2024. T. 137. C. 105134.

40. Li W. h gp. Observation of three kinds of bound solitons in a black phosphorus-based erbium fiber laser // Optical Fiber Technology. Academic Press, 2024. T. 82. C. 103617.

41. Chen S. h gp. MXene-based saturable absorber for femtosecond mode-locked fiber lasers // Optics Express, Vol. 27, Issue 7, pp. 10159-10170. Optica Publishing Group, 2019. T. 27, № 7. C. 10159-10170.

42. Ismaeel A. h gp. Low-noise soliton molecule generation with an in-phase controllable pulse number by third- and second-order dispersion compensation in an all-fiber erbium-doped oscillator // Applied Optics, Vol. 63, Issue 33, pp. 8503-8509. Optica Publishing Group, 2024. T. 63, № 33. C. 85038509.

43. Ismaeel A., Krylov A. 17 fs environmentally stable erbium-doped all-fiber 23.76MHz oscillator with extra-cavity nonlinearity and dispersion management // Optics Letters, Vol. 49, Issue 20, pp. 5977-5980. Optica Publishing Group, 2024. T. 49, № 20. C. 5977-5980.

44. Tang D.Y h gp. Mechanism of multisoliton formation and soliton energy quantization in passively mode-locked fiber lasers // Phys Rev A. American Physical Society, 2005. T. 72, № 4. C. 043816.

45. Zhou C. h gp. 37.4 fs pulse generation in an Er:fiber laser at a 225 MHz repetition rate // Optics Letters, Vol. 35, Issue 17, pp. 2858-2860. Optica Publishing Group, 2010. T. 35, № 17. C. 2858-2860.

46. Melkumov M. h gp. NALM-based bismuth-doped fiber laser at 1.7 mkm // Optics Letters, Vol. 43, Issue 5, pp. 1127-1130. Optica Publishing Group, 2018. T. 43, № 5. C. 1127-1130.

47. Chen F., Hao Q., Zeng H. Optimization of an NALM Mode-Locked All-PM Er:Fiber Laser System // IEEE Photonics Technology Letters. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2017. T. 29, № 23. C. 2119-2122.

48. Zhao Q. h gp. Interval-Adjustable Multi-Wavelength Erbium-Doped Fiber Laser with the assistance of NOLM or NALM // IEEE Access. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2021. T. 9. C. 16316-16322.

49. Set S.Y. h gp. Mode-locked fiber lasers based on a saturable absorber incorporating carbon nanotubes // Conference on Optical Fiber Communication, Technical Digest Series. Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2003. T. 2003-January. C. PD44.1-PD44.3.

50. Tausenev A. V. h gp. 177 fs erbium-doped fiber laser mode locked with a cellulose polymer film containing single-wall carbon nanotubes // Appl Phys Lett. AIP Publishing, 2008. T. 92, № 17.

51. Il'ichev N.N. h gp. Nonlinear transmission of single-wall carbon nanotubes in heavy water at a wavelength of 1.54 ^m and self-mode locking in a Er3+: glass laser obtained using a passive nanotube switch // Quantum Elec (Woodbury). IOP Publishing, 2004. T. 34, № 6. C. 572.

52. Chernov A.I., Obraztsova E.D., Lobach A.S. Optical properties of polymer films with embedded single-wall carbon nanotubes // Phys Status Solidi B Basic Res. John Wiley & Sons, Ltd, 2007. T. 244, № 11. C. 4231-4235.

53. Chernysheva M. h gp. Carbon nanotubes for ultrafast fibre lasers // Nanophotonics. Walter de Gruyter GmbH, 2017. T. 6, № 1. C. 1-30.

54. Wu K. h gp. Timing-jitter reduction of passively mode-locked fiber laser with a carbon nanotube saturable absorber by optimization of cavity loss // Optics Letters, Vol. 35, Issue 7, pp. 1085-1087. Optica Publishing Group, 2010. T. 35, № 7. C. 1085-1087.

55. Kim J. h gp. Low timing jitter and intensity noise from a soliton Er-fiber laser mode-locked by a fiber taper carbon nanotube saturable absorber // Optics Express, Vol. 20, Issue 28, pp. 29524-29530. Optica Publishing Group, 2012. T. 20, № 28. C. 29524-29530.

56. Popa D. h gp. 74-fs nanotube-mode-locked fiber laser // Appl Phys Lett. AIP Publishing, 2012. T. 101, № 15.

57. Hsu K. h gp. A 2cm-long fiber Fabry-Perot mode-locked laser incorporating carbon nanotubes // Conference on Lasers and Electro-Optics/International Quantum Electronics Conference and Photonic Applications Systems Technologies (2004), paper CTuD7. Optica Publishing Group, 2004. C. CTuD7.

58. Yamashita S. h gp. Passively mode-locked short-cavity 10GHz Er:Yb-codoped phosphate-fiber laser using carbon nanotubes // https://doi.org/10.1117/12.700024. SPIE, 2007. T. 6453. C. 458-466.

59. Chiu J.-C. h gp. Concentration effect of carbon nanotube based saturable absorber on stabilizing and shortening mode-locked pulse // Optics Express, Vol. 18, Issue 4, pp. 3592-3600. Optica Publishing Group, 2010. T. 18, № 4. C. 3592-3600.

60. Chiu J.-C. h gp. Pulse shortening mode-locked fiber laser by thickness and concentration product of carbon nanotube based saturable absorber // Optics Express, Vol. 19, Issue 5, pp. 4036-4041. Optica Publishing Group, 2011. T. 19, № 5. C. 4036-4041.

61. Rosa H.G., De Souza E.A. Bandwidth optimization of a Carbon Nanotubes mode-locked Erbium-doped fiber laser // Optical Fiber Technology. Academic Press, 2012. T. 18, № 2. C. 59-62.

62. Szabo A., Varallyay Z. Numerical study on the saturable absorber parameter selection in an Erbium fiber ring oscillator // IEEE Photonics Technology Letters. 2012. T. 24, № 2. C. 122-124.

63. Lazdovskaia U.S., Orekhov I.O., Ismaeel A., h gp. High-Density Well-Aligned Single-Walled Carbon Nanotubes for Application as a Saturable Absorber with a High-Pass Filter Effect in an Erbium-Doped Ultra-Short-Pulse Fiber Laser // ACS Appl Nano Mater. American Chemical Society, 2023. T. 6, № 24. C. 23410-23417.

64. Dvoretskiy D.A. h gp. Femtosecond Er-Doped All-Fiber Laser with High-Density Well-Aligned Carbon-Nanotube-Based Thin-Film Saturable Absorber // Nanomaterials 2022, Vol. 12, Page 3864. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2022. T. 12, № 21. C. 3864.

65. Ma Y. h gp. 1GHz repetition rate femtosecond Yb:fiber laser for direct generation of carrier-envelope offset frequency // Applied Optics, Vol. 54, Issue 28, pp. 83508353. Optica Publishing Group, 2015. T. 54, № 28. C. 8350-8353.

66. Sell A. h gp. 8-fs pulses from a compact Er:fiber system: quantitative modeling and experimental implementation // Optics Express, Vol. 17, Issue 2, pp. 1070-1077. Optica Publishing Group, 2009. T. 17, № 2. C. 1070-1077.

67. Orekhov I., Ismaeel A., h gp. Soliton molecules order control and their propagation features in an anomalous dispersion optical fiber // Opt Laser Technol. Elsevier, 2024. T. 171. C. 110444.

68. Tang D.Y, Zhao L.M. Generation of 47-fs pulses directly from an erbium-doped fiber laser // Optics Letters, Vol. 32, Issue 1, pp. 41-43. Optica Publishing Group, 2007. T. 32, № 1. C. 41-43.

69. Liu H.H. h gp. Carbon-nanotube-based passively Q-switched fiber laser for high energy pulse generation // Opt Laser Technol. Elsevier, 2013. T. 45, № 1. C. 713716.

70. Zhang W. h gp. Ultrafast PM fiber ring laser mode-locked by nonlinear polarization evolution with short NPE section segments // Optics Express, Vol. 26, Issue 7, pp. 7934-7941. Optica Publishing Group, 2018. T. 26, № 7. C. 7934-7941.

71. Fedorenko A.Y., Ismaeel A., h gp. Similariton-like Pulse Evolution in an Er-Doped Fiber Laser with Hybrid Mode Locking // Photonics 2024, Vol. 11, Page 387. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2024. T. 11, № 4. C. 387.

72. Qian X. h gp. Mode-locked figure-9 fiber laser assisted by a SESAM for improving signal-to-noise ratio and stability // Optical Fiber Technology. Academic Press, 2024. T. 84. C. 103785.

73. Liang H. h gp. Real-time dynamics of soliton collision in a bound-state soliton fiber laser // Nanophotonics. De Gruyter Open Ltd, 2020. T. 9, № 7. C. 1921-1929.

74. Guo L.G. h gp. Tunable soliton molecules in mode-locked fiber laser based on GeBi4Te7 saturable absorber // Opt Laser Technol. Elsevier, 2023. T. 157. C. 108649.

75. Chernysheva M. и др. Carbon nanotubes for ultrafast fibre lasers // Nanophotonics. Walter de Gruyter GmbH, 2017. Т. 6, № 1. С. 1-30.

76. Iijima S. Helical microtubules of graphitic carbon // Nature. Nature Publishing Group, 1991. Т. 354, № 6348. С. 56-58.

77. Bethune D.S. и др. Cobalt-catalysed growth of carbon nanotubes with single-atomic-layer walls // Nature. Nature Publishing Group, 1993. Т. 363, № 6430. С. 605-607.

78. Iijima S., Ichihashi T. Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter // Nature. Nature Publishing Group, 1993. Т. 363, № 6430. С. 603-605.

79. Paschotta R., Keller U. Passive mode locking with slow saturable absorbers // Appl Phys B. Springer, 2001. Т. 73, № 7. С. 653-662.

80. Huang L., Zhang Y, Liu X. Dynamics of carbon nanotube-based mode-locking fiber lasers // Nanophotonics. De Gruyter Open Ltd, 2020. Т. 9, № 9. С. 2731-2761.

81. Grebenyukov V. V. и др. Generation regimes of bidirectional hybridly mode-locked ultrashort pulse erbium-doped all-fiber ring laser with a distributed polarizer // Applied Optics, Vol. 55, Issue 15, pp. 4201-4209. Optica Publishing Group, 2016. Т. 55, № 15. С. 4201-4209.

82. А.А. Крылов, А. Исмаил, А.К. Сенаторов, Е.Д. Образцова 17-ФС стабильный эрбиевый волоконный генератор с внерезонаторным управлением нелинейностью и дисперсией // Прикладная фотоника. -2025. - Т. 12, № 2. - С. 64-87.

83. Agrawal P. Nonlinear Fiber Optics Fifth Edition. 2013.

84. Chernysheva M.A. и др. Thulium-doped mode-locked all-fiber laser based on NALM and carbon nanotube saturable absorber // Optics Express, Vol. 20, Issue 26, pp. B124-B130. Optica Publishing Group, 2012. Т. 20, № 26. С. B124-B130.

85. Dvoretskiy D.A. и др. Generation of ultrashort pulses with minimum duration of 90 fs in a hybrid mode-locked erbium-doped all-fibre ring laser // Quantum Elec (Woodbury). IOP Publishing, 2016. Т. 46, № 11. С. 979-981.

86. Luo W. h gp. SnSe2 realizes soliton rain and harmonic soliton molecules in erbium-doped fiber lasers // Nanotechnology. IOP Publishing, 2021. T. 32, № 16. C. 165203.

87. Silberberg Y., Barad Y., Horowitz M. Noiselike pulses with a broadband spectrum generated from an erbium-doped fiber laser // Optics Letters, Vol. 22, Issue 11, pp. 799-801. Optica Publishing Group, 1997. T. 22, № 11. C. 799-801.

88. Zhao, L. M., Tang, D. Y, Zhang, H., & Wu, X. (2009). Bunch of restless vector solitons in a fiber laser with SESAM. Optics Express, 77(10), 8103-8108.

89. Zabusky N.J., Kruskal M.D. INTERACTION OF «SOLITONS» IN A COLLISIONLESS PLASMA AND THE RECURRENCE OF INITIAL STATES. 1965. T. 15, № 6.

90. Mollenauer L.F., Stolen R.H., Gordon J.P. Experimental Observation of Picosecond Pulse Narrowing and Solitons in Optical Fibers // Phys Rev Lett. American Physical Society, 1980. T. 45, № 13. C. 1095.

91. Ippen E.P. h gp. 77-fs pulse generation from a stretched-pulse mode-locked all-fiber ring laser // Optics Letters, Vol. 18, Issue 13, pp. 1080-1082. Optica Publishing Group, 1993. T. 18, № 13. C. 1080-1082.

92. Anderson D. h gp. Wave breaking in nonlinear-optical fibers // JOSA B, Vol. 9, Issue 8, pp. 1358-1361. Optica Publishing Group, 1992. T. 9, № 8. C. 1358-1361.

93. Buttolph M. h gp. Evaluation of a gain-managed nonlinear fiber amplifier for multiphoton microscopy // Biomedical Optics Express, Vol. 14, Issue 5, pp. 23242332. Optica Publishing Group, 2023. T. 14, № 5. C. 2324-2332.

94. Bakirtas31 I. h gp. Parabolic and rectangular self-similar evolution in saturable media // Rom Rep Phys. 2023. T. 75.

95. Zhao L.M., Tang D.Y., Wu J. Gain-guided soliton in a positive group-dispersion fiber laser // Optics Letters, Vol. 31, Issue 12, pp. 1788-1790. Optica Publishing Group, 2006. T. 31, № 12. C. 1788-1790.

96. Malomed B.A. Bound solitons in the nonlinear Schrodinger/Ginzburg-Landau equation // Large Scale Structures in Nonlinear Physics. Springer, Berlin, Heidelberg, 1991. C. 288-294.

97. Gutty F. h gp. Phase-locked soliton pairs in a stretched-pulse fiber laser // Optics Letters, Vol. 27, Issue 11, pp. 966-968. Optica Publishing Group, 2002. T. 27, № 11. C. 966-968.

98. Grudinin A.B., Richardson D.J., Payne D.N. Energy quantisation in figure eight fibre laser // Electron Lett. IEE, 1992. T. 28, № 1. C. 67-68.

99. Ismaeel A., Krylov A.A., Obraztsova E.D. The influence of mode-locking techniques on ultra-short pulse operation regimes and soliton quantization in an erbium-doped fiber oscillator // Opt Lasers Eng. Elsevier, 2025. T. 195. C. 109314.

100. Ismaeel A., Krylov A.A., Obraztsova E.D. Intra-cavity dynamics of singlewalled carbon nanotubes as the key parameter for regime selection in ultrashort-pulse erbium-doped fiber lasers // Opt Laser Technol. Elsevier, 2025. T. 192. C. 113658.

101. Arutyunyan N.R. h gp. Incorporation of boron and nitrogen in carbon nanomaterials and its influence on their structure and opto-electronical properties // Carbon N Y. Pergamon, 2012. T. 50, № 3. C. 791-799.

102. D. S. Chernykh, A. A. Krylov, A. E. Levchenko, V. V. Grebenyukov, N. R. Arutunyan, A. S. Pozharov, E. D. Obraztsova, and E. M. Dianov. Hybrid mode-locked erbium-doped all-fiber soliton laser with a distributed polarizer // Applied Optics, Vol. 53, Issue 29, pp. 6654-6662. Optica Publishing Group, 2014. T. 53, № 29. C. 6654-6662.

103. Tarka, Jan, Grzegorz Sobon, Jakub Boguslawski, Jaroslaw Sotor, Joanna Jagiello, Magdalena Aksienionek, Ludwika Lipinska, Mariusz Zdrojek, Jaroslaw Judek, and Krzysztof M. Abramski. 168 fs pulse generation from graphene-chitosan mode-locked fiber laser. // Optical Materials Express, Vol. 4, no. 10 (2014): 1981-1986.

104. Krylov A. h gp. 10-^J-level femtosecond pulse generation in the erbium CPA fiber source with microstructured hollow-core fiber assisted delivery and nonlinear frequency conversion // Applied Optics, Vol. 62, Issue 21, pp. 5745-5754. Optica Publishing Group, 2023. T. 62, № 21. C. 5745-5754.

105. Grudinin A.B., Richardson D.J., Payne D.N. Energy quantisation in figure eight fibre laser // Electron Lett. IEE, 1992. Т. 28, № 1. С. 67-68.

106. Fermann M.E., Hartl I. Ultrafast fiber laser technology // IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics. 2009. Т. 15, № 1. С. 191-204.

107. He X. и др. Wafer-scale monodomain films of spontaneously aligned single-walled carbon nanotubes // Nature Nanotechnology 2016 11:7. Nature Publishing Group, 2016. Т. 11, № 7. С. 633-638.

108. Hiramatsu M., Hori M. Fabrication of carbon nanowalls using novel plasma processing // Japanese Journal of Applied Physics, Part 1: Regular Papers and Short Notes and Review Papers. IOP Publishing, 2006. Т. 45, № 6 B. С. 5522-5527.

109. Jinkins K.R. и др. Nanotube Alignment Mechanism in Floating Evaporative Self-Assembly // Langmuir. American Chemical Society, 2017. Т. 33, № 46. С. 1340713414.

110. Arutyunyan N.R. и др. Light polarizer in visible and THz range based on singlewall carbon nanotubes embedded into poly(methyl methacrylate) film // Laser Phys Lett. IOP Publishing, 2016. Т. 13, № 6. С. 065901.

111. Xu X. и др. Well-aligned single-walled carbon nanotubes for optical pulse generation and laser operation states manipulation // Carbon N Y Pergamon, 2015. Т. 95. С. 84-90.

112. Алмикдад И. и др. Насыщающийся поглотитель на основе упорядоченных одностенных углеродных нанотрубок // Труды Московского физико-технического института. Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)», 2024. Т. 16, № 2 (62).

113. Tereshchenko D. P., Ershkov M. N., Solokhin S. A., Slukhov S. A., Smetanin S. N., Kochukov Yu. A., Papashvili A. G., Rybin M. G., Ismaeel A., Obraztsova E. D. Highly efficient, powerful Nd:YAG laser CW mode-locked with a monolayer CVD graphene saturable absorber mirror // J. Opt. Soc. Am B. 2024. Vol. 41. Pp. 514-518.

114. Duesberg G.S. h gp. Polarized Raman Spectroscopy on Isolated Single-Wall Carbon Nanotubes // Phys Rev Lett. American Physical Society, 2000. T. 85, № 25. C. 5436.

115. Paschotta R., Keller U. Passive mode locking with slow saturable absorbers // Appl Phys B. Springer, 2001. T. 73, № 7. C. 653-662.

116. Hult J. A Fourth-Order Runge-Kutta in the Interaction Picture Method for Simulating Supercontinuum Generation in Optical Fibers // Journal of Lightwave Technology, Vol. 25, Issue 12, pp. 3770-3775. IEEE, 2007. T. 25, № 12. C. 37703775.

117. Tu H., Boppart S.A. Coherent fiber supercontinuum for biophotonics // Laser Photon Rev. John Wiley & Sons, Ltd, 2013. T. 7, № 5. C. 628-645.

118. Lu C.H. h gp. Generation of intense supercontinuum in condensed media // Optica, Vol. 1, Issue 6, pp. 400-406. Optica Publishing Group, 2014. T. 1, № 6. C. 400-406.

119. Dubietis A. h gp. Ultrafast supercontinuum generation in bulk condensed media (Invited Review) // Lith. J. Phys. 2017. T. 57, № 113.

120. Chan K.C., Liu H.F. Short Pulse Generation by Higher Order Soliton-Effect Compression: Effects of Optical Fiber Characteristics // IEEE J Quantum Electron. 1995. T. 31, № 12. C. 2226-2235.

121. Tomlinson W.J., Stolen R.H., Shank C. V. Compression of optical pulses chirped by self-phase modulation in fibers // JOSA B, Vol. 1, Issue 2, pp. 139-149. Optica Publishing Group, 1984. T. 1, № 2. C. 139-149.

122. Zhou J. h gp. Environmentally-stable 50-fs pulse generation directly from an Er:fiber oscillator // Optical Fiber Technology. Academic Press, 2019. T. 52. C. 101963.

123. Tom H.W.K., Stolen R.H. Self-organized phase-matched harmonic generation in optical fibers // Optics Letters, Vol. 12, Issue 8, pp. 585-587. Optica Publishing Group, 1987. T. 12, № 8. C. 585-587.

124. Stolen R.H. h gp. Raman response function of silica-core fibers // Journal of the Optical Society of America B. Optica Publishing Group, 1989. T. 6, № 6. C. 11591166.