Уширение - импульс
Cтраница 3
Каждое слагаемое в правой части (1.24) приводит к определенному типу искажения импульса. Основной особенностью волноводов является комбинированный характер дисперсии, которая складывается из дисперсии среды и волноводной дисперсии, однако нелинейные члены должны учитываться по-разному. Дисперсия низшего порядка ( ос д2А / дт2) позволяет первоначально симметричному импульсу сохранять симметрию, приводя лишь к уширению импульса и вызывая фазовую модуляцию. Эти эффекты могут компенсироваться нелинейностью среды. [31]
Часть удвоенного по частоте излучения задающего генератора, выполненного в виде YAG: Nd3 лазера с активной синхронизацией мод, используется для синхронной накачки лазера на красителе. Дополнительное уменьшение длительности лазера на красителе достигается применением насыщающегося поглотителя и режима сталкивающихся импульсов. После удвоения частоты в кристалле КТР с эффективностью 30 % он используется для поперечной накачки усилителя на красителе, состоящего из двух кювет длиной по 1 см. В процессе усиления энергия импульса возрастает от 350 пДж до 1 5 мкДж ( коэффициент усиления 104), а длительность - от 85 до 170 фс. Уширение импульса связано с дисперсионным расплы-ванием и насыщением усиления. В принципе, подобные системы позволяют усиливать до мегаваттных мощностей импульсы длительностью в десятки фемтосекунд при килогерцовой частоте повторения. [32]
Случай т 1 соответствует гауссовскому импульсу; с увеличением т фронты импульса становятся более крутыми. Как следует из уравнения (3.2.24), время нарастания импульса обратно пропорционально т, поэтому ясно, что импульс, время нарастания которого короче, уширяется быстрее. Если в начале импульсы частотно модулированы, то величина их уширения зависит от знака произведения Р2 С. Можно аналитически определить коэффициент уширения импульса. [33]
Случай т 1 соответствует гауссовскому импульсу; с увеличением т фронты импульса становятся более крутыми. Как следует из уравнения (3.2.24), время нарастания импульса обратно пропорционально т, поэтому ясно, что импульс, время нарастания которого короче, уширяется быстрее. Если в начале импульсы частотно модулированы, то величина их уширения зависит от знака произведения р2 С. Можно аналитически определить коэффициент уширения импульса. [34]
 |
Формы импульсов, получающиеся в точках z LD и z 2LD, когда начальный импульс при z О имеет супергауссовскую форму ( штриховая линия. Сравните, где показан случай гауссовского импульса. [35] |
При распространении гауссовский импульс сохраняет свою форму, а супергауссовский импульс, кроме того что уширяется с большей скоростью, еще и искажает свою форму. Задержка каждой спектральной компоненты, вызываемая ДГС, непосредственно связана с разностью ее частоты и средней частоты со0, поэтому, чем больше спектр, тем больше скорость уширения импульса. [36]
 |
Формы импульсов, получающиеся в точках. LDH z 2LD, когда начальный импульс при z 0 имеет супергауссовскую форму ( штриховая линия. Сравните, где показан случай гауссовского импульса. [37] |
При распространении гауссовский импульс сохраняет свою форму, а супергауссовский импульс, кроме того что уширяется с большей скоростью, еще и искажает свою форму. Задержка каждой спектральной компоненты, вызываемая ДГС, непосредственно связана с разностью ее частоты и средней частоты ю0, поэтому, чем больше спектр, тем больше скорость уширения импульса. [38]
Ola / 2, т - е - в зависимости от того, происходит увеличение оптической длины нелинейной среды ( Лл0) или ее уменьшение ( Дя0), мы будем иметь в соответствии с хорошо известными закономерностями эффекта Доплера либо красное ( Aov0), либо синее ( ДсоХ)) смещение спектра, проходящего через нелинейную среду излучения. Такое измененич частоты во времени ( свипирование) в литературе часто называется чирпом и может быть получено не только при прохождении импульса через нелинейную среду, но и в любых других процессах, где фаза меняется со временем ( например, с помощью электрооптики), При наличии чирпа с помощью того или иного диспергирующего оптического устройства возможно сжимать импульс излучения. Действительно, представим себе, что частота излучения в импульсе со временем возрастает. Нетрудно понять, что при прохождении такого импульса через устройство, в котором скорость света растет с частотой излучения, на выходе его мы получим сжатый во времени импульс ( рис, 5.13), При обратном соотношении знаков временного дрейфа частоты излучения и дисперсии среды мы будем иметь удлинение импульса. Если в качестве дисперсионного элемента используется сама нелинейная среда, то возможность сжатия или уширения импульса определяется знаком произведения п2 на параметр ая. [39]
Временная и спектральная структуры на рис. 8.8 и 8.9 зависят от пиковой мощности исходных импульсов накачки через длины LG и LNL в. Когда пиковая мощность возрастает, Lc и LNL уменьшаются в одинаковой пропорции. Численные расчеты показывают, что при увеличении мощности накачки импульс ВКР растет быстрее и переносит больше энергии, чем это показано на рис. 8.8. Еще более важно, что с уменьшением LNL возрастает частотная модуляция за счет как ФСМ, так и ФКМ и спектры импульсов становятся шире, чем на рис. 8.9. Интересно, что спектр импульса ВКР становится заметно шире, чем импульс накачки. Это связано с эффектом ФКМ, более сильным для импульса ВКР, чем для накачки. Теоретически было показано [91], что если пренебречь групповым разбеганием и истощением накачки, то за счет ФКМ спектр импульса ВКР уширяется в 2 раза больше, чем спектр импульса накачки. Результаты численных расчетов, включающих эти эффэсты, показывают, что уширение импульса ВКР может превышать уширение импульса накачки в 3 раза. Это согласуется с экспериментом [101], о котором будет сказано ниже. [40]
Временная и спектральная структуры на рис. 8.8 и 8.9 зависят от пиковой мощности исходных импульсов накачки через длины LG и LNL в. Когда пиковая мощность возрастает, LG и LNL уменьшаются в одинаковой пропорции. Численные расчеты показывают, что при увеличении мощности накачки импульс ВКР растет быстрее и переносит больше энергии, чем это показано на рис. 8.8. Еще более важно, что с уменьшением LNL возрастает частотная модуляция за счет как ФСМ, так и ФКМ и спектры импульсов становятся шире, чем на рис. 8.9. Интересно, что спектр импульса ВКР становится заметно шире, чем импульс накачки. Это связано с эффектом ФКМ, более сильным для импульса ВКР, чем для накачки. Теоретически было показано [91], что если пренебречь групповым разбеганием и истощением накачки, то за счет ФКМ спектр импульса ВКР уширяется в 2 раза больше, чем спектр импульса накачки. Результаты численных расчетов, включающих эти эффосты, показывают, что уширение импульса ВКР может превышать уширение импульса накачки в 3 раза. Это согласуется с экспериментом [101], о котором будет сказано ниже. [41]
Временная и спектральная структуры на рис. 8.8 и 8.9 зависят от пиковой мощности исходных импульсов накачки через длины LG и LNL в. Когда пиковая мощность возрастает, Lc и LNL уменьшаются в одинаковой пропорции. Численные расчеты показывают, что при увеличении мощности накачки импульс ВКР растет быстрее и переносит больше энергии, чем это показано на рис. 8.8. Еще более важно, что с уменьшением LNL возрастает частотная модуляция за счет как ФСМ, так и ФКМ и спектры импульсов становятся шире, чем на рис. 8.9. Интересно, что спектр импульса ВКР становится заметно шире, чем импульс накачки. Это связано с эффектом ФКМ, более сильным для импульса ВКР, чем для накачки. Теоретически было показано [91], что если пренебречь групповым разбеганием и истощением накачки, то за счет ФКМ спектр импульса ВКР уширяется в 2 раза больше, чем спектр импульса накачки. Результаты численных расчетов, включающих эти эффэсты, показывают, что уширение импульса ВКР может превышать уширение импульса накачки в 3 раза. Это согласуется с экспериментом [101], о котором будет сказано ниже. [42]
Временная и спектральная структуры на рис. 8.8 и 8.9 зависят от пиковой мощности исходных импульсов накачки через длины LG и LNL в. Когда пиковая мощность возрастает, LG и LNL уменьшаются в одинаковой пропорции. Численные расчеты показывают, что при увеличении мощности накачки импульс ВКР растет быстрее и переносит больше энергии, чем это показано на рис. 8.8. Еще более важно, что с уменьшением LNL возрастает частотная модуляция за счет как ФСМ, так и ФКМ и спектры импульсов становятся шире, чем на рис. 8.9. Интересно, что спектр импульса ВКР становится заметно шире, чем импульс накачки. Это связано с эффектом ФКМ, более сильным для импульса ВКР, чем для накачки. Теоретически было показано [91], что если пренебречь групповым разбеганием и истощением накачки, то за счет ФКМ спектр импульса ВКР уширяется в 2 раза больше, чем спектр импульса накачки. Результаты численных расчетов, включающих эти эффосты, показывают, что уширение импульса ВКР может превышать уширение импульса накачки в 3 раза. Это согласуется с экспериментом [101], о котором будет сказано ниже. [43]
Изменения эффективной длины тракта происходят в результате расширения или сжатия среды передачи [1] или изгиба радиотракта. При удлинении тракта эффективная скорость передачи на входе приемника уменьшается, поскольку все больше и больше битов накапливается в среде передачи. Аналогично, при укорочении тракта битовая скорость на входе приемника увеличивается, поскольку число битов, накопленных в линии, уменьшается, После того как длина тракта стабилизируется, восстанавливается номинальная скорость передачи цифрового сигнала. Здесь имеют значение возможные изменения в скорости распространения и доплеровские сдвиги. В оптоволоконных системах имеют место нелинейные эффекты, интерференционные искажения и дисперсия, которые могут приводить к уширению импульсов и замедлению скорости распространения оптического сигнала, переносящего импульсную последовательность, с последующей генерацией вандера. [44]
Качественное поведение в этом случае сильно отличается от случаев, когда либо ДГС, либо ФСМ доминируют. Это объясняется тем, что ФСМ приводит к генерации новых частотных компонент, смещенных в длинноволновую ( красную) область на переднем фронте и в коротковолновую ( синюю) область на заднем фронте импульса. Так как красные компоненты движутся быстрее, чем синие в области нормальной дисперсии, ФСМ ведет к увеличению скорости уширения импульса по сравнению с дисперсионным уширением. Это в свою очередь влияет на спектральное уширение, так как фазовый набег NL из-за ФСМ уменьшается в сравнении со случаем, когда форма импульса остается неизменной. В самом деле, фмакс 5 при z 5LD, и в отсутствие ДГС возникает двугорбый спектр. То, что спектр импульса при z / D D 5 на рис. 4.6 имеет один максимум, означает, что эффективный фма с меньше л из-за уширения импульса. [45]
Страницы: 1 2 3 4