Láseres de fibra de dispersión natural gestionados refractivamente que ofrecen solitones sintonizables y sin pío

Durante las últimas décadas, los investigadores han demostrado solitones convencionales, pulsos estirados, pulsos autosimilares y solitones dispersivos mediante la gestión de la dispersión y la no linealidad de los láseres de fibra. Sin embargo, se han detectado nuevos tipos de pulsos menos potentes en láseres de fibra de modo bloqueado, donde se informaron solitones disipativos en la década de 2000. Por otro lado, los solitones sin chirp solo se obtienen utilizando láseres de fibra con dispersión anómala en el pasado, y la energía de un solo pulso está restringida dentro de límites relativamente estrechos.

Recientemente, un equipo de investigación conjunto dirigido por los profesores Dong Mao y Jianlin Zhao de la Universidad Politécnica del Noroeste, junto con el profesor Zibi Sun de la Universidad Aalto, propusieron una nueva clase de pulsos sin chirridos en láseres de fibra dopada con erbio de dispersión normal. La forma del chirp-free está dominada por el efecto de coincidencia de fase asociado con la refracción solitónpor lo que se llama solitón orbitado de refracción.

El bloqueo del modo armónico controlable de 5 órdenes a 85 órdenes se puede lograr con el mismo nivel de bomba de aproximadamente 10 mW con una energía de solitón completamente sintonizable más de diez veces, lo que sugiere una nueva ley de energía relacionada con la refracción que es fundamentalmente diferente de la teoría de la energía de los solitones convencionales.

Para un láser de fibra de dispersión ordinario que contiene una sección de fibra que mantiene la polarización, el acoplamiento de modo entre dos componentes polarizados ortogonalmente ocurre cuando el pulso se propaga desde una fibra monomodo a una fibra que mantiene la polarización. El funcionamiento del láser depende principalmente del estado de polarización del pulso en una fibra monomodo.

Cuando el ángulo θ (es decir, el ángulo entre el componente polarizado y y el eje rápido del PMF) es ~0 o ~π/2, el láser emite solitones dispersivos, mientras que el solitón difractado se puede lograr cuando varían entre ~ π / 10 y ~ 2π / 5. En comparación con los solitones dispersos, los solitones operados por refracción poseen una duración de pulso, un ancho de banda y una energía de pulso más pequeños, así como un umbral de autoiniciación, y pueden ensamblarse en modos armónicos de orden superior. estados de bloqueo.

Con espectroscopía de disparo único y un controlador de polarización ajustable eléctricamente, la transición entre el solitón disipativo y el solitón impulsado por difracción se puede visualizar en tiempo real. Para ambos procesos de transición, muestran degeneración de Soloton, oscilación de relajación y regeneración de Soloton. Estos resultados también confirman que el solitón impulsado por birrefringencia se logra en la región de dispersión normal.

Las simulaciones numéricas basadas en las ecuaciones acopladas de Ginzburg-Landau reproducen bien las observaciones del experimento, lo que confirma que, aparte de la dispersión cromática, la no linealidad y los efectos de absorción saturables, la refracción se puede aprovechar para gestionar energía y el comportamiento de propagación de pulsos, que pueden abrir nuevas líneas de investigación en los campos de los solitones fotónicos y los láseres de fibra ultrarrápidos.

Este trabajo allana el camino para generar solitones sin chirridos directamente en cavidades de dispersión normales sin presión externa. Esta fibra elástica láser Capaz de producir solitones sintonizables simétricamente cerrados de alto orden con una potencia de bombeo relativamente baja, proporcionando un método prometedor para lograr una alta tasa de repetición palpitar Fuentes para trabajar Bajo consumo de energía para comunicaciones y detección óptica.

El artículo ha sido publicado en la revista ciencia de alta velocidad.