ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Солитоны в линиях связи роль возмущающих факторов из "Оптика фемтосекундных лазерных импульсов " В этом параграфе мы обратимся к задачам использования солитонных эффектов для получения импульсов предельно малой длительности. Наиболее естественный путь — это использование самосжатия Л/ -солитонного импульса в волоконном световоде. По существу, речь идет о временном аналоге самофокусировки светового пучка. [c.204] Разумеется, полная информация о зависимости 5 и Lo t от характеристик излучения и параметров световода может быть получена только в численном эксперименте. Авторы [10] исследовали зависимость оптимальной длины световода, степени сжатия и доли энергии, заключенной в узком центральном пике (рис. 5.1 и 5.6), от амплитуды импульса q для случая q x, 0)=(7ose h(r). [c.205] Результаты экспериментального исследования самосжатия изложены в [10]. [c.205] Применительно к импульсам с начальной длительностью в десятки пикосекунд более перспективной представляется каскадная схема, предложенная и проанализированная в [11, 12]. Первый отрезок световода (Li L ji) используется в качестве фазового модулятора ( 2 0), На выходе решеточного компрессора формируются импульсы с длительностью в единицы пикосекунд. Их последующее самосжатие можно реализовать в сравнительно коротком отрезке световода с к сЗ. [c.205] Уникальные возможности для сжатия открываются в спектральном диапазоне вблизи точки нулевой дисперсии, Хл 1,3 мкм, поскольку здесь вследствие малости дисперсии ( 2 - 0) критическая мощность образования солитона Р р мала (см. (5.1.5)). Для этого спектрального диапазона созданы световоды как с нормальной, так и с аномальной дисперсией групповой скорости. [c.205] Заметим, что в рассматриваемом спектральном диапазоне можно создавать чисто волоконные схемы сжатия (без промежуточного решеточного компрессора). Действительно, в первом отрезке световода (нормальная дисперсия) импульс приобретает положительную частотную модуляцию (а 0). Во втором отрезке световода (аномальная дисперсия) такой импульс эффективно сжимается за счет совместного проявления дисперсионных и нелинейных эффектов. Результаты теоретического анализа оптимальных режимов работы таких схем приведены в fl4], экспериментальные данные в [15. [c.206] В процессе самосжатия импульса фемтосекундной длительности существенную роль играет нелинейная дисперсия групповой скорости, инерционность нелинейного отклика и кубичная дисперсия ( 4.7). Влияние указанных факторов на предельную степень компрессии и структуру поля в фокусе проанализировано в [161. [c.206] В последнее время в физике и технике формирования сверхкоротких импульсов ближнего ИК диапазона наметился еще один перспективный подход — сжатие с комбинационным преобразованием частоты. Речь идет о практическом использовании рассмотренного в 3.6 преобразования -солитонного импульса накачки в мощный односоли-тонный импульс на стоксовой частоте (см. также [18]). Важную роль в этом процессе играет полная или частичная компенсация расстройки групповых скоростей на частотах ю и (0 . Такую компенсацию можно осуществить за счет волноводной дисперсии (в маломодовом световоде) или за счет симметричного выбора сОн и со относительно частоты нулевой дисперсии в одномодовом световоде. [c.206] Авторами [19] экспериментально реализовано сжатие с комбинационным преобразованием частоты импульсов в одномодовом световоде. В качестве источника использовался параметрический генератор света (ti/2=30 пс, %= 1,5—1,65 мкм). При мощности входного импульса Ро=900 Вт на выходе световода длиной 250 м формировались импульсы на стоксовой частоте длительностью 200 фс и мощностью 55 кВт (стоксов сдвиг 55 m i). [c.207] В [20] показана принципиальная возможность достижения высокой степени сжатия в системе волоконный световод — усилитель. Существенно, что самосжатие в сочетании с усилением позволяет формировать мощные моноимпульсы без пьедестала. [c.207] В линейных системах волоконно-оптической связи предельная скорость передачи информации ограничивается, в основном, дисперсионным расплыванием импульсов. Так, например, импульс с начальной длительностью в 1 пс (Х=1,5 мкм) уширяется вдвое при распространении на расстояние 40—50 м. Использование пикосекундных оптических солитонов позволяет преодолеть дисперсионные ограничения и повысить скорость передачи информации до 10 бит/с. Выявление предельных возможностей солитонных систем связи и оптимальных режимов передачи информации требует учета ряда возмущающих факторов, таких, как оптические потери, дисперсия высших порядков, конкурирующие нелинейные процессы, взаимодействие солитонов в импульсной последовательности и т. д. [c.207] Подчеркнем, что роль нелинейных возмущающих факторов связана, в первую очередь, не с высокими напряженностями оптических полей, как это имеет место при самосжатии многосолитонных импульсов, а с большими длинами распространения, на которых накапливаются искажения формы импульса. [c.207] Вернуться к основной статье