Authentication of a product's originality by anticounterfeiting labels represents a crucial point toward protection against forgery. Fast and scalable fabrication methods of original labels with a high degree of protection are in high demand for the protection of valuable goods. Here, we propose a simple strategy for fabrication of hidden security tags with IR luminescent readout by the direct femtosecond laser patterning of silicon-erbium-silicon sandwiched thin films. The choice of laser processing parameters makes possible the creation of random or quasi-regular self-organized surface nanotextures. The controlled laser-driven oxidation accompanying this process provides simultaneous regulation of the film's optical properties and spontaneous emission yield of the embedded Er atoms. The regimes are detected when optically similar patterned areas demonstrate different Er emission intensities, allowing us to create hidden security tags with facile readout at the C-band telecommunication wavelengths. The obtained results take another step toward the application of IR-luminescent erbium-based anticounterfeiting labels for covert and/or forensic security levels.

Abstract Multicore fiber (MCF) is treated now as a perspective medium for high-power fiber lasers. Here we report on the point-by-point femtosecond (fs) inscription of highly-reflective fiber Bragg grating (FBG) array in all cores of 7-core Yb-doped fibers. By using such complex mirror, we achieved high-power laser generation at a wavelength of 1064 nm in two types of active MCF with different core-to-core distance. At cladding pumping by a 976-nm laser diode of 50 W power, both the MCFs with FBG cavity generate nearly the same output power of up to 33 W, but the laser spectra behave principally different since the generation of the cores is almost independent or strongly coupled in these two cases. To study the effect, we develop analytical model and perform its experimental verification identifying the role of core coupling and FBG characteristics on the generated mode and its spectrum. It is shown that the coupling of the MCF cores leads to the formation of supermodes and their hybridization when reflected from an array of highly-reflective FBGs in a resonator, therefore generation occurs with the same spectrum in all cores, despite the significant difference in the central wavelengths and the shape of the reflection spectra of individual FBGs.

Modern photonic devices demand low-cost, scalable methods for creating periodic patterns over diverse surfaces including nonplanar and tipped ones, the examples of which can be readily found in fiber optics. Laser-induced periodic surface structures (LIPSS) offer an attractive route for fabricating such patterns in a single-step straightforward procedure, where the temporal and spatial locality of the self-interference effects ensure robustness against variations of the laser processing parameters. In this work, we show the LIPSS-assisted oxidation of thin titanium films by near-IR femtosecond laser pulses as a promising technology for the production of regular gratings consisting of rutile ridges. The self-terminating nature of the oxidation process allows the predefinition of the grating relief by the initial thickness of the titanium film, rendering the fabrication process with reproducibility and stability to variations of the laser parameters. LIPSS were found to act as gratings providing a diffraction efficiency above 7%. Such gratings were recorded over sidewalls of the optical fibers as well as their endfaces, allowing free space light coupling into the guided mode at the incidence angles up to 65° exceeding fiber acceptance angles. Additionally, gratings recorded over the polished side of the D-shaped fiber were found to act as a Bragg grating manifesting itself through a narrow resonance (<1 nm) in the reflection spectrum of fiber-guided light and suggesting possible applications in sensing and light management. Finally, by exploiting the high regularity of the formed gratings, we also demonstrated resonant coupling of the incident to the surface plasmon waves on the silver-coated LIPSS. With the large resonance amplitude and the Q-factor as large as 150, LIPSS were justified as an easy-to-fabricate template for plasmonic grating production with high potential for plasmonic biosensing and nonlinear optics.