Фазовая самомодуляция
Cтраница 4
 |
Вид уширенного спектра гауссов-ского импульса дли - телыюстью 2 7 пс в среде с временем ре - 1 лаксации нелинейности 9 пе.. - длина волны исходного им-рульса. [46] |
А - комплексная амплитуда волны, T t - г / и, t - текущее время, и - групповая скорость, параметр g u - 2du / d ( a характеризует дисперсию групповой скорости. Величина р пропорциональна нелинейному преломления показателю среды п2, причем ур-ние ( 1) соответствует безынерционному нелинейному отклику среды. Вследствие дисперсии среды разные спектральные компоненты импульса распространяются с разл. В фокусирующей среде ( Р 0) эффект фазовой самомодуляции и аномальная дисперсия групповой скорости ( g 0) приводят к сжатию импульса. Это происходит из-за того, что низшие частоты, возникающие на хвосте импульса, догоняют высокие частоты, появляющиеся на его фронте. В нелинейной среде с нормальной дисперсией групповой скорости ( g 0) импульс, напротив, расплывается быстрее, чем в линейной среде. Эффекты сжатия и расплывания импульса проявляются, напр. [47]
Нелинейные эффекты в одномодовых световодах не должны приводить к изменению пространственного распределения оптического поля. Интересные результаты были получены в эксперименте [53] по фазовой самомодуляции в градиентных многомодовых световодах, где она проявляет качественно новые черты по сравнению с тем, что наблюдалось в одномодовых световодах ( см. гл. Все эти результаты указывают на то, что систематическое изучение нелинейных эффектов в многомодовых световодах представляет несомненный интерес. Данные исследования находятся в начальной стадии и ждут своего продолжения. [48]
Реальные количественные закономерности дисперсионного режима сжатия были установлены в [17, 19] методами математического моделирования. На рис. 4.7 приведены зависимости минимальной длительности импульса от длины световода. Видно, что для каждого значения R существует оптимальная длина световода Lonr, при которой достигается максимальная степень сжатия Smax. На расстоянии 2 - ЬНЛ расплывание импульса приводит к насыщению процесса фазовой самомодуляции, а при z LHJI продолжающееся дисперсионное расплывание фронта и ХВОСТЕ импульса снижает возможно сти его сжатия в квадратичном компрессоре. [49]
Физика самовоздействия волнового пакета проиллюстрирована на рис. 2.2, на котором качественно показано, как изменяются фаза импульса, его форма и частотный спектр s ( o) по мере распространения в нелинейной диспергирующей среде с 20 при &20. Много общего с рассмотренным процессом имеет самовоздействие волнового пучка. Начальный этап самовоздействия пучка, как и волнового пакета, связан с фазовой самомодуляцией. Однако теперь это пространственная самомодуляция, при которой неоднородное распределение интенсивности за счет нелинейности показателя преломления деформирует волновой фронт. [50]
Одним из важнейших применений нелинейных эффектов в волоконных световодах является сжатие оптических импульсов; экспериментально были получены импульсы длительностью вплоть до 6 фс. В данной главе рассмотрены методы компрессии импульсов, их теоретические и экспериментальные аспекты. В волоконно-решеточном компрессоре используется отрезок волоконного световода с положительной дисперсией групповых скоростей, за которым следует дисперсионная линия задержки с отрицательной дисперсией групповых скоростей, представляющая собой пару дифракционных решеток. Дисперсионная линия задержки рассмотрена в разд. В компрессорах, основанных на эффекте многосолитонного сжатия, используются солитоны высших порядков, которые существуют в световоде благодаря совместному действию фазовой самомодуляции ( ФСМ) и отрицательной дисперсии. Теория такого компрессора представлена в разд. Следует отметить, что в одном из экспериментов по компрессии оптические импульсы были сжаты в 5000 раз; при этом была использована двухкаскадная схема сжатия, в которой за волоконно-решеточным компрессором следовал оптимизированный компрессор, основанный на эффекте многосолитонного сжатия. [51]
Нелинейные свойства оптических световодов самым ярким образом проявляются в области аномальной ( отрицательной) дисперсии. Здесь могут существовать так называемые солитоны-образования, обусловленные совместным действием дисперсионных и нелинейных эффектов. Сам термин солитон относится к специальному типу волновых пакетов, которые могут распространяться на значительные расстояния без искажения своей формы и сохраняются при столкновениях друг с другом. Солитонный режим распространения в волоконных световодах интересен не только как фундаментальное явление, возможно практическое применение солитонов в волоконно-оптических линиях связи. В данной главе изучается распространение импульсов в области отрицательной дисперсии групповых скоростей, особое внимание уделяется солитонному режиму распространения. Показано, что при наличии нелинейной фазовой самомодуляции ( ФСМ) стационарная гармоническая волна неустойчива относительно малых возмущений амплитуды и фазы. ОЗР), который может быть использован для нахождения солитонных решений уравнения распространения. Здесь же рассматриваются свойства так называемого фундаментального солитона и солитонов высших порядков. Следующие две главы посвящены применению солитонов в некоторых системах. Нелинейные эффекты высших порядков, такие, как дисперсия нелинейности и задержка по времени нелинейного отклика, рассматриваются в разд. [52]
Нелинейные свойства оптических световодов самым ярким образом проявляются в области аномальной ( отрицательной) дисперсии. Здесь могут существовать так называемые солитоны - образования, обусловленные совместным действием дисперсионных и нелинейных эффектов. Сам термин солитон относится к специальному типу волновых пакетов, которые могут распространяться на значительные расстояния без искажения своей формы и сохраняются при столкновениях друг с другом. Солитонный режим распространения в волоконных световодах интересен не только как фундаментальное явление, возможно практическое применение солитонов в волоконно-оптических линиях связи. В данной главе изучается распространение импульсов в области отрицательной дисперсии групповых скоростей, особое внимание уделяется солитонному режиму распространения. Показано, что при наличии нелинейной фазовой самомодуляции ( ФСМ) стационарная гармоническая волна неустойчива относительно малых возмущений амплитуды и фазы. ОЗР), который может быть использован для нахождения солитонных решений уравнения распространения. Здесь же рассматриваются свойства так называемого фундаментального солитона и солитонов высших порядков. Следующие две главы посвящены применению солитонов в некоторых системах. Нелинейные эффекты высших порядков, такие, как дисперсия нелинейности и задержка по времени нелинейного отклика, рассматриваются в разд. [53]
В соответствии с изложенным выше сжатие импульса проводится обычно в два этапа. На первом этапе производится уширение спектра. Второй этап заключается в том, что спектрально уширенный импульс пропускают через диспергирующую среду. Для этого оптический импульс длительностью 70 фс спектрально уширялся при распространении через оптическое волокно, а затем сжимался до 30 фс с помощью пары решеток. Спектральное уширение при прохождении импульса через волокно обусловливается фазовой самомодуляцией за счет эффекта Керра и изменения во времени оптической интенсивности. [55]
Вынужденное комбинационное рассеяние ( ВКР) - нелинейны. ВКР-усилителей и перестраиваемых ВКР-лазеров Но, с другой стороны, этот же процесс может резко ограничит. В этой главе рассматриваются как применения ВКР, так и паразитные эффекты связанные с ним. Там же обсуждаются характеристик. ВКР-лазеров и усилителей и рассматриваются пере крестные помехи в многоканальных оптических линиях связи, обус ловленные ВКР. ВКР сверхкоротких импульсов ( СКИ), возникающ при импульсах накачки длительностью менее ЮОпс, рассмотрено в разд. ВКР, возникающем в области отрица тельной дисперсии групповых скоростей волоконного световода Особое внимание уделено совместному действию дисперсионной уширения импульса с фазовой самомодуляцией ( ФСМ) и фазово. [56]
Страницы: 1 2 3 4