복굴절

2022년 12월 15일

작성자: Ultrafast Science

지난 수십 년 동안 연구자들은 광섬유 레이저의 분산 및 비선형성을 관리하여 기존 솔리톤, 신장 펄스, 자기 유사 펄스 및 소산 솔리톤을 시연해 왔습니다. 그러나 소산성 솔리톤이 ~2000년대에 보고되었기 때문에 모드 고정 광섬유 레이저에서는 새로운 유형의 강력한 펄스가 덜 발견되었습니다. 반면, 처프 없는 솔리톤은 과거에는 변칙 분산 광섬유 레이저로만 달성되었으며 단일 펄스 에너지는 상대적으로 엄격한 범위 내에서 제한되었습니다.

최근 Northwestern Polytechnical University의 Dong Mao 교수와 Jianlin Zhao가 이끄는 공동 연구팀은 Aalto University의 Zhipei Sun 교수와 함께 순 정규 분산 에르븀 첨가 광섬유 레이저에서 처프 없는 펄스의 새로운 클래스를 제안했습니다. . 복굴절 관련 위상 정합 효과는 처프 없는 솔리톤의 형성을 지배하므로 이를 복굴절 관리 솔리톤이라고 합니다.

5차에서 85차까지 제어 가능한 고조파 모드 잠금은 10배 이상 완전히 조정 가능한 솔리톤 에너지를 사용하여 ~10mW의 동일한 펌프 레벨에서 달성될 수 있으며, 이는 에너지 정리와 본질적으로 구별되는 새로운 복굴절 관련 에너지 법칙을 나타냅니다. 기존의 솔리톤.

편파 유지 광섬유 섹션을 포함하는 정상 분산 광섬유 레이저의 경우 펄스가 단일 모드 광섬유에서 편파 유지 광섬유로 전파될 때 두 개의 직교 편파 구성 요소 사이의 모드 결합이 발생합니다. 레이저 작동은 주로 단일 모드 광섬유의 펄스 편광 상태에 따라 달라집니다.

θ(즉, y-편광 구성 요소와 PMF의 고속 축 사이의 각도)가 ~0 또는 ~π/2일 때 레이저는 소산성 솔리톤을 방출하는 반면, θ가 ~π/10 사이에서 변할 때 복굴절 관리 솔리톤이 실현될 수 있습니다. 그리고 ~2π/5. 소산 솔리톤과 비교하여 복굴절 관리 솔리톤은 더 작은 펄스 지속 시간, 대역폭 및 펄스 에너지와 자체 시작 임계값을 가지며 고차 고조파 모드 잠금 상태로 조립할 수 있습니다.

단일 샷 분광학 및 전기적으로 조정 가능한 편광 컨트롤러 덕분에 소산 솔리톤과 복굴절 관리 솔리톤 간의 전환을 실시간으로 시각화할 수 있습니다. 두 가지 전이 과정 모두에서 솔리톤의 퇴화, 이완 진동 및 솔리톤의 재생을 나타냅니다. 이러한 결과는 복굴절 관리 솔리톤이 정상 분산 영역에서 실현된다는 것을 추가로 검증합니다.

결합된 Ginzburg-Landau 방정식을 기반으로 한 수치 시뮬레이션은 실험 관찰을 잘 재현하여 색분산, 비선형성 및 포화 흡수 효과와는 별도로 복굴절을 활용하여 펄스의 에너지 및 전파 동작을 관리할 수 있으며, 이는 새로운 연구를 열 수 있습니다. 광학 솔리톤 및 초고속 광섬유 레이저 분야의 방향을 제시합니다.

이 연구는 외부 압축 없이 정상 분산 공동에서 처프 없는 솔리톤을 직접 생성할 수 있는 길을 열어줍니다. 이러한 유연한 광섬유 레이저는 상대적으로 낮은 펌프 전력에서 조정 가능한 고차 조화 모드 잠금 솔리톤을 생성할 수 있어 광통신 및 감지를 위해 낮은 전력 소비로 작동하는 높은 반복률 펄스 소스를 실현할 수 있는 유망한 방법을 제공합니다.

이 논문은 Ultrafast Science 저널에 게재되었습니다.

추가 정보: Dong Mao 외, 에너지 조정 가능 처프 없는 솔리톤을 제공하는 복굴절 관리 정상 분산 광섬유 레이저, Ultrafast Science(2022). DOI: 10.34133/2022/9760631

울트라패스트 사이언스 제공