ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Нелинейные эффекты высших порядков из "Нелинейная волоконная оптика " Свойства оптических солитонов, рассмотренные до сих пор в этой главе, основаны на упрощенном уравнении распространения (5.1.1). Как показано в разд. 2.3, в случае когда длительность импульса короче 100 фс, необходимо учитывать нелинейные и дисперсионные члены высших порядков и использовать уравнение (2.3.35). Необходимость учета дисперсии нелинейности (второй член в правой части) была осознана довольно давно [101-106]. Необходимость учесть эффект, связанный с конечным временем отклика нелинейности (последний член в правой части), стала очевидной, когда было открыто новое явление, известное как вынужденное комбинационное саморас-сеяние [107]. С тех пор нелинейным эффектам высшего порядка, возникающим из-за задержки нелинейного от клика в световоде, стали уделять значительное внимание [108-117]. В данном разделе рассмотрено влияние нелинейностей высших порядков на свойства солитонов. [c.136] Все три параметра изменяются обратно пропорционально длительности импульса ими можно пренебречь при 7 I пс. Они становятся заметными для фемтосекундных импульсов. Например, 5 0,03,. v 0.05 и т 0,1 для 50-фемтосекундного импульса 30 фс), распространяющегося на 1.55 мкм в обычном световоде из кварцевого стекла, если принять Т] = 3 фс. [c.137] Еще одно важное отличие рис. 5.17 от 5.18 заключается в том, что в случае дисперсии нелинейности оба солитона задерживаются, в то время как в другом случае малоинтенсивный солитон ускоряется и оказывается на переднем фронте начального импульса. Физический смысл такого поведения можно понять из рис. 5.19, где дано сравнение спектра импульса при г = 5 о с исходным спектром солитона второго порядка, динамика которого представлена на рис. 5.18. Сдвинутый в длинноволновую область спектральный пик соответствует интенсивному солитону, сдвинутому вправо на рис. 5.18, в то время как спектральная компонента, сдвинутая в коротковолновую область, соответствует другому пику, сдвинутому влево на рис. 5.18. П9Скольку коротковолновые компоненты распространяются быстрее чем длинноволновые, они сдвигаются вперед, в то время как остальные задерживаются по сравнению с начальным импульсом. Именно это и видно на рис. 5.18. [c.140] В общем случае для импульсов короче 100 фс в уравнение (5.5.1) необходимо включать все три члена высшего порядка, поскольку здесь уже нельзя пренебречь всеми тремя параметрами 5, л- и Tj [114]. [c.141] На рис. 5.20 изображены формы импульсов и их спектры для случая солитона второго порядка при 5=0,03, i = 0,05 и Tj, = 0,1. Эти величины примерно соответствуют 50-фемтосекундному импульсу (Го 30 фс), распространяющемуся по обычному кварцевому световоду на длине волны 1,55 мкм. Распад солитона происходит на одном периоде солитона (zq 5 см) при этом основной пик сдвигается к заднему фронту со значительной скоростью, увеличивающейся с расстоянием. Этот сдвиг обусловлен уменьшением групповой скорости, которое в свою очеречь вызвано длинноволновым сдвигом спектрального максимума солитона. Если использовать Tq = 30 фс для преобразования результатов рис. 5.20 в физические единицы, то 50-фемтосекундный импульс сдвигается почти на 40 ТГц, или 20% своей несущей частоты при распространении на 15 см. [c.142] Хотя уравнение (5.5.1) и описывает успешно распространение фемтосекундных импульсов в волоконных световодах, оно является лишь приближенным. Как показано в разд. 2.3, при более точном подходе необходимо использовать уравнение (2.3.27), где в Ап учитывают зависящий от времени отклик нелинейности световода. В простом приближении предполагают, что Ап подчиняется уравнению (2.3.38), соответствующему экспоненциальному затуханию нелинейного отклика со временем релаксации 7 . Численные расчеты показывают [112], что картина динамики качественно похожа на изображенную на рис. 5.20. В частности, найдено, что длинноволновый сдвиг солитона возрастает линейно по 7 . Численная модель использовалась для подгонки результатов эксперимента [113], где 70-фемто-секундные импульсы распространялись в световоде со смещенной дисперсией. Эксперимент позволил оценить время релаксации величиной 2-4 фс. Однако понимание того, как ведет себя солитон в фемтосекундном диапазоне длительностей, еще далеко от полного. [c.143] Вернуться к основной статье