Una birrefringencia

15 de diciembre de 2022

por ciencia ultrarrápida

Durante las últimas décadas, los investigadores han demostrado solitones convencionales, pulsos estirados, pulsos autosimilares y solitones disipativos mediante el manejo de la dispersión y la no linealidad de los láseres de fibra. Sin embargo, los nuevos tipos de pulsos robustos se descubrieron menos en los láseres de fibra con bloqueo de modo, ya que se informaron solitones disipativos en ~2000. Por otro lado, los solitones sin chirp solo se lograban con láseres de fibra de dispersión anómala en el pasado, y la energía de un solo pulso está restringida dentro de un límite relativamente estrecho.

Recientemente, un equipo de investigación conjunto dirigido por el Prof. Dong Mao y Jianlin Zhao de la Universidad Politécnica del Noroeste, junto con el Prof. Zhipei Sun de la Universidad Aalto, propuso una nueva clase de pulso sin chirp en láseres de fibra dopados con erbio de dispersión normal neta. . El efecto de coincidencia de fase relacionado con la birrefringencia domina la formación del solitón sin chirp y, por lo tanto, se denomina solitón gestionado por birrefringencia.

El bloqueo del modo armónico controlable de orden 5 a orden 85 se puede lograr al mismo nivel de bomba de ~10 mW con energía de solitón totalmente ajustable más allá de diez veces, lo que indica una nueva ley de energía relacionada con la birrefringencia que es intrínsecamente distinta del teorema de energía de solitones convencionales.

Para el láser de fibra de dispersión normal 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 la fibra monomodo a la fibra que mantiene la polarización. El funcionamiento del láser depende principalmente del estado de polarización del pulso en fibra monomodo.

Cuando θ (es decir, el ángulo entre el componente polarizado y y el eje rápido de PMF) es ~0 o ~π/2, el láser emite solitones disipativos, mientras que el solitón gestionado por birrefringencia se puede realizar cuando θ varía entre ~π/10 y ~2π/5. En comparación con los solitones disipativos, los solitones gestionados por birrefringencia poseen una duración de pulso, un ancho de banda y una energía de pulso más pequeños, así como un umbral de autoarranque, y son capaces de ensamblarse en estados de bloqueo de modo armónico de alto orden.

En virtud de la espectroscopia de disparo único y el controlador de polarización sintonizable eléctricamente, la transición entre el solitón disipativo y el solitón gestionado por birrefringencia se puede visualizar en tiempo real. Para ambos procesos de transición, exhiben degeneración de solitones, oscilación de relajación y regeneración de solitones. Estos resultados validan aún más que el solitón gestionado por birrefringencia se realiza en la región de dispersión normal.

Las simulaciones numéricas basadas en ecuaciones acopladas de Ginzburg-Landau reproducen bien las observaciones del experimento, lo que corrobora que, además de la dispersión cromática, la no linealidad y los efectos de absorción saturable, la birrefringencia se puede explotar para gestionar el comportamiento energético y de propagación del pulso, lo que puede abrir nuevas investigaciones. direcciones en campos de solitones ópticos y láseres de fibra ultrarrápidos.

Este trabajo allana una vía para generar directamente solitones sin chirp en cavidades de dispersión normal sin compresión externa. Dicho láser de fibra flexible es capaz de producir solitones sintonizables de modo bloqueado armónicamente de alto orden con una potencia de bombeo relativamente baja, lo que proporciona una forma prometedora de realizar fuentes de pulsos de alta tasa de repetición que funcionan con bajo consumo de energía para la comunicación óptica y la detección.

El artículo se publica en la revista Ultrafast Science.

Más información: Dong Mao et al, Láser de fibra de dispersión normal gestionado por birrefringencia que proporciona solitones libres de chirp ajustables en energía, ciencia ultrarrápida (2022). DOI: 10.34133/2022/9760631

Proporcionado por Ultrafast Science