Нелинейные эффекты в волоконных световодах

НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫ В ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДАХ [c.23]

Большинство нелинейных эффектов в волоконных световодах изучаются с использованием импульсов длительностью от 10 не до 10 фс. Когда такие импульсы распространяются в световоде, на их форму и спектр влияют как дисперсионные, так и нелинейные й )фекты, В этом разделе мы выведем основное уравнение, описывающее распространение оптических импульсов в волоконных световодах, как в нелинейной среде с дисперсией. Начнем вывод с волнового уравнения (2.1,7), Используя уравнения (2.1,8) и (2.1,17), его можно записать в виде [c.41]

Дисперсия в волоконном световоде имеет определяющее значение при распространении коротких оптических импульсов, так как различные спектральные компоненты спектра импульса распространяются с разными скоростями с/и (со). Даже в тех случаях, когда нелинейные эффекты не важны, дисперсионное уширение импульса может быть вредным для оптических линий связи. В нелинейном режиме сочетание дисперсии и нелинейности может привести к качественно другой картине, которая обсуждается в следующих главах. При математическом описании эффекты дисперсии в световоде учитываются разложением постоянной распространения моды р в ряд Тейлора вблизи несущей частоты С0(, [c.15]

Цель этой книги-дать всесторонний обзор нелинейных явлений в оптических волокнах. Расположение материала не соответствует хронологическому порядку, в котором разные нелинейные эффекты были впервые изучены в волоконных световодах. Главы расположены т к, чтобы по возможности сделать минимальными повторения. [c.27]

В данном разделе были рассмотрены эффекты, связанные с кубическим членом нелинейной поляризации, записанным в виде (2.3.6). При очень больших уровнях мощности нелинейный отклик начинает насыщаться, поэтому необходимо включать члены высших порядков. Каплан [53] обобщил нелинейное уравнение Шредингера (5.2.5), заменив в нелинейном члене на произвольную функцию/( J7 ). Оказывается, что при определенных условиях поведение солитона становится бистабильным. При заданном значении энергии импульса бистабильные солитоны могут распространяться в двух состояниях при этом можно осуществлять переключение из одного состояния в другое [54]. Вопросы устойчивости бистабильных состояний привлекли большое внимание [55]. В волоконных световодах бистабильное поведение пока не наблюдали, поскольку для этого необходимы чрезвычайно высокие значения мощности. Для этой цели более подходящими могут быть среды с легко насыщающейся нелинейностью. В заключение отметим, что солитоны могут существовать в волноводах с пространственно-периодичной величиной показателя преломления, так как волна, распространяющаяся в такой среде, также описывается нелинейным уравнением Шредингера [56]. [c.122]

В ранних работах по сжатию оптических импульсов [2 10] использовались как положительная, так и отрицательная дисперсии в зависимости от того, как на импульс накладывалась начальная частотная модуляция. В случае отрицательной частотной модуляции [3] средой с положительной дисперсией служили жидкости или газы. В случае положительной частотной модуляции оказалось, что наиболее подходящим устройством с отрицательной дисперсией является пара дифракционных решеток [4, 7]. В этих экспериментах при сжатии импульсов не использовались нелинейные эффекты. Хотя использовать ФСМ для компрессии импульсов было предложено еще в 1969 г. [11, 12], эксперименты по сжатию импульсов при помощи ФСМ начали проводиться лишь в 80-х годах, когда одномодовые световоды из кварцевого стекла нашли широкое применение в качестве нелинейной среды [13-38]. Были получены импульсы длительностью 6 фс на длине волны 620 нм [20], а также достигнут коэффициент сжатия 5000 на длине волны 1,32 мкм [38]. Такой прогресс был достигнут только благодаря детальному описанию динамики импульса в волоконном световоде и оптимизации параметров световода при помощи численного моделирования [39-47]. [c.148]

Расстройка групповых скоростей является дисперсионным эффектом первого порядка и, как правило, доминирует над дисперсионным расплыванием импульсов. Тем не менее существует ряд важных случаев нелинейного взаимодействия волн, протекающего в условиях группового синхронизма. С одним из таких случаев мы столкнемся в 3.6, рассматривая комбинационное преобразование частоты сверхкоротких импульсов в волоконных световодах. Здесь в процессе генерации стоксова импульса принципиальную роль играет совместное проявление дисперсии групповой скорости и фазовой само- и кросс-модуляции взаимодействующих волн. Яркое проявление этих эффектов — генера- [c.111]

Приведенные иллюстрации относились к случаю группового синхронизма. Расстройка групповых скоростей вызывает некоторое уменьшение длительности стоксова импульса и снижение энергетической эффективности преобразования. При небольших значениях расстройки групповых скоростей в численных экспериментах обнаружен нелинейный захват стоксова импульса импульсом накачки, связанный с их реактивным взаимодействием через нелинейную добавку к показателю преломления [53]. В последнее время эффекты, обусловленные кросс-модуляцией, подтверждены прямыми экспериментами как в неограниченных средах, так и в волоконных световодах [54—56]. [c.144]

В заключение этой темы отметим, что в настоящее время обнаружены солитоны для волн различной природы. Так, например, существуют солитоны при распространении акустических волн в кристаллах, световых импульсов в волоконных световодах, ионно-звуковых волн в плазме и др. Во всех случаях существование солитонов обусловлено взаимной компенсацией нелинейных и дисперсионных эффектов. Естественно, что энергия, переносимая уединенной волной любой природы, будет диссипировать в тепло, поэтому по мере распространения амплитуда солитона будет стремиться уменьшиться, что, естественно, рано или поздно приведет к его исчезновению. [c.142]

Интересный чертой волноводной дисперсии является то, что ее вклад в D (или pj) зависит от параметров волокна радиуса сердцевины а и разности показателей преломления сердцевины и оболочки Ли. Этот факт может использоваться для смещения длины волны нулевой дисперсии Хд к 1,55 мкм, где световоды имеют минимальные потери. Такие световоды со смещенной дисперсией [63] могут в перспективе применяться в оптических системах связи. Можно создавать волоконные световоды с весьма пологой дисперсионной кривой, имеющие малую дисперсию в широком спектральном диапазоне 1,3-1,6 мкм. Это достигается путем использования многих слоев оболочки. На рис. 1.7 показаны измеренные дисперсионные кривые [64] для двух таких световодов с несколькими оболочками, имеющих двух- или трехслойные оболочки вокруг сердцевины. Для сравнения дисперсионная кривая для световода с однослойной оболочкой также показана (штриховой линией). Световод с четырехслойной оболочкой характеризуется низкой дисперсией ( D < 1 пс/км нм) в широкой спектральной области от 1,25 до 1,65 мкм. Световоды с модифицированными дисперсионными характеристиками полезны для изучения нелинейных эффектов, когда в эксперименте требуются специальные дисперсионные свойства. [c.18]

При любой частоте со волоконный световод может иметь конечное число направляемых мод, пространственные распределения полей Ё(г,со) которых являются решениями волнового уравнения (2.1.18) при соответствующих граничных условиях. Кроме того, световод может иметь континуум (счетное число) ненаправляемых излучатель-ных мод. Излучательные моды не играют важной роли в обсуждении нелинейных эффектов, поскольку предполагается, что световод имеет совершенную (идеальную) цилиндрическую геометрию, хотя излучательные моды важны в задачах, рассматривающих передачу энергии между связанными и излучательными модами [4], В этом разделе кратко обсуждаются направляемые моды волоконных световодов [4, 5]. [c.36]

Уравнение (4.3.1) предполагает мгновенность нелинейного отклика и справедливо, только если время отклика много меньше длительности импульса То- Влияние конечного времени отклика на ФСМ было исследовано, в частности, для жидких нелинейных сред, таких, как Sj, где Т = S 10 пс, и может быть больше длительности пикосекундных импульсов Tq [2, 5]. В случае волоконных световодов T)j 5 фс из-за электронной природы нелинейности. Если длительности оптических импульсов Тд < 100 фс, необходимо учитывать конечность времени нелинейного отклика. В самой простой модели предполагается, что нелинейный отклик спадает экспоненциально, и эволюция импульса изучается на основе уравнений (2.3.37) и (2.3.39) [48]. Несколько другой подход использовать вместо уравнения (4.3.39) уравнение (2.3.35) [49]. Связь и справедливость двух подходов обсуждались в разд. 2.3. Влияние конечного времени отклика наиболее примечательно в сь 1зи с солитонами оно приводит к распаду солитонов [48, 49] и смещению частоты [50, 51]. Эти эффекты будут рассмотрены в гл. 5. [c.102]

Вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР)-нелинейный процесс, который позволяет использовать световоды в качестве широкополосных ВКР-усилителей и перестраиваемых ВКР-лазеров. Но, с другой стороны, этот же процесс может резко ограничить характеристики многоканальных оптических линий связи из-за переноса энергии из одного канала в соседние каналы. В этой главе рассматриваются как применения ВКР, так и паразитные эффекты, связанные с ним. В разд. 8.1 представлены основы теории комбинационного рассеяния, причем подробно обсуждается понятие порога ВКР. В разд. 8.2 рассмотрено ВКР непрерывного или квазинепрерывного излучения. Там же обсуждаются характеристики волоконных ВКР-лазеров и усилителей и рассматриваются перекрестные помехи в многоканальных оптических линиях связи, обусловленные ВКР. ВКР сверхкоротких импульсов (СКИ), возникающее при импульсах накачки длительностью менее 100 пс, рассмотрено в разд. 8.3 и 8.4. В разд. 8.3 рассматривается случай положительной дисперсии групповых скоростей, а разд. 8.4 посвящен изучению солитонных эффектов при ВКР, возникающем в области отрицательной дисперсии групповых скоростей волоконного световода. Особое внимание уделено совместному действию дисперсионного уширения импульса с фазовой самомодуляцией (ФСМ) и фазовой кросс-модуляцией (ФКМ). [c.216]

Режим ВКР может считаться непрерывным для импульсов накачки длительностью 1 не, поскольку длина группового разбегания L , определенная выражением (8.1.21), обычно превышает длину световода L. Однако для сверхкоротких импульсов длительностью Tq < 100 ПС обычно L r < L. ВКР, таким образом, ограничивается разницей групповых скоростей и возникает только на расстояниях г даже если действительная длина световода L значительно больше В то же время благодаря относительно высоким пиковым мощностям становятся важными такие нелинейные эффекты, как ФСМ и ФКМ они могут существенно влиять на эволюцию импульсов накачки и ВКР. В данном разделе обсуждаются экспериментальные и теоретические аспекты ВКР сверхкоротких импульсов в области положительной дисперсии групповых скоростей световодов [90 112]. Следующий раздел посвящен случаю отрицательной дисперсии, где действуют солитонные эффекты, использование которых привело к появлению волоконных солитонных лазеров. [c.234]

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]

Фазовая самомодуляция достаточно мощных импульсов в среде с безынерционной нелинейностью (электронный эффект Керра) является на настоящий день единственным реальным способом создания необходим мой частотной модуляции. При этом среду для фазовой самомодуляции удобно брать в виде тонких длинных стеклянных (или кварцевых) волокон нужной длины - оптических волоконных световодов. [c.54]

За последние 15 лет изучение нелинейных эффектов в оптических волокнах привело к созданию новой области нелинейной оптики, получившей название нелинейной волоконной оптики. Результаты интенсивных исследований в этой области важны как для фундаментальной науки, так и для технических приложений. Использование волоконных световодов для сжатия импульсов позволило получить оптические импульсы длительностью 6 фс. Были разработаны новые типы лазеров волоконные ВКР-лазеры и солитонные лазеры, в которых используются нелинейные эффекты в волоконных световодах. Тем не менее, несмотря на то, что нелинейная волоконная оптика уже достигла определенного уровня зрелости, в научной литературе есть лишь несколько обзоров, а большинство материалов осталось расфедоточенным в оригинальных статьях. Цель данной книги-дать общий обзор различных нелинейных явлений в волоконных световодах. Это современная монография, и, возможно, она стимулирует дальнейшие работы в области нелинейной волоконной оптики, поскольку в ней сконцентрирован материал, рассеянный по многим источникам. [c.7]

Нелинейные эффекты низшего порядка в оптических световодах возникают из-за восприимчивости третьего порядка, которая ответственна за такие явления, как генерация третьей гармоники, четырехфотонное смешение, нелинейное преломление [71]. Однако, если не созданы специальные условия фазового синхронизма, нелинейные процессы, связанные с генерацией новых частот (например, генерация третьей гармоники или четырехволновое смещение), в светоодах не эффективны. Большинство нелинейных эффектов в волоконных световодах возникают из-за нелинейного преломления (зависимости показателя преломления от интенсивности) как результат вклада х , т.е. показатель преломления световода становится равен [c.23]

Одним из важнейших применений нелинейных эффектов в волоконных световодах является сжатие оптических импульсов экспериментально были получены импульсы длительностью вплоть до 6 фс. В данной главе рассмотрены методы компрессии импульсов, их теоретические и экспериментальные аспекты. В разд. 6.1 изложена основная идея, представлены два вида компрессоров, обычно используемых для сжатия импульсов,- волоконно-решеточные компрессоры и компрессоры, основанные на эффекте многосолитонного сжатия. В волоконно-решеточном компрессоре используется отрезок волоконного световода с положительной дисперсией групповых скоростей, за которым следует дисперсионная линия задержки с отрицательной дисперсией групповых скоростей, представляющая собой пару дифракционных решеток. Дисперсионная линия задержки рассмотрена в разд. 6.2, в то время как в разд. 6.3 представлены теория и обзор экспериментальных результатов. В компрессорах, основанных на эффекте многосолитонного сжатия, используются солитоны высших порядков, которые существуют в световоде благодаря совместному действию фазовой самомодуляции (ФСМ) и отрицательной дисперсии. Теория такого компрессора представлена в разд. 6.4, далее следуют экспериментальные результаты. Следует отметить, что в одном из экспериментов по компрессии оптические импульсы были сжаты в 5000 раз при этом была использована двухкаскадная схема сжатия, в которой за волоконно-решеточным компрессором следовал оптимизированный компрессор, основанный на эффекте многосолитонного сжатия. [c.147]

Компрессоры, основанные на нелинейных эффектах в волоконных световодах, можно разделить на две категории, называемые здесь волоконно-решеточными компрессорами и компрессорами, основанными на эффекте многосолитонного сжатия. В волоконно-решеточ- [c.148]

Оказалось, что в экспериментах по получению фемтосекундных импульсов [37, 38] оптимальная длина световода более чем в 2,5 раза превышает предсказанную соотношением (6.4.3). Это неудивительно, поскольку соотношение (6.4.3) основано на численном решении уравнения (6.4.1), где пренебрегается дисперсионными и нелинейными эффектами высших порядков, что недопустимо при импульсах короче 100 фс. Чтобы точно определить оптимальную длину световода, следует использовать уравнение (5.5.1), где учтены эффекты кубичной 1исперсии, дисперсии нелинейности и задержки нелинейного отклика в волоконных световодах. Как было показано в разд. 5.5, решающий вклад вносится задержкой нелинейного отклика (член, пропорциональный времени отклика 7 ). Данный эффект проявляется в виде сдвига спектра импульса в длинноволновую область (см. рис. 5.20). С длинноволновым сдвигом связана задержка оптического импульса. Такая задержка существенно влияет на взаимодействие между дисперсией и ФСМ (что определяет сжатие импульса). Численные расчеты действительно показывают, что оптимальная длина световода больше, чем предсказано уравнением (6.4.1). [c.169]

Параметр V определяет число мод, которые могут распространяться в волоконном световоде. Моды волоконного световода обсуждаются в разд. 2.2, где показано, что световоды со ступенчатым профилем показателя преломления поддерживают только одну моду, когда V < 2,405. Световоды, удовлетворяющие этому условию, называются одномодовыми. Главное различие между одномодовыми и многомодовыми световодами состоит в том, что они имеют разные радиусы сердцевины. Для обычных многомодовых световодов радиус сердцевины а = 25-30 мкм, тогда как для одномодовых световодов с типичным значением Д 30-10 требуется, чтобы а было равно 2-4 мкм. Величина внешнего радиуса Ь менее критична. Просто онг должна быть достаточно велика, чтобы удерживать в себе полностью поле излучения моды волоконного световода. Обычно Ь = 50-60 мкм как для одномодовых, так и для многомодовых волоконных световодов. Поскольку нелинейные эффекты главным образом изучаются в одномодовых световодах, термин оптический волоконный свето- [c.11]

Зависимость показателя преломления от интенсивности приводит к множеству интересных нелинейных эффектов. Два наиболее широко изученных эффекта-это фазовая самомодуляция (ФСМ) и фазовая кросс-модуляция (ФКМ). ФСМ обусловлена самонаведенным набегом фазы, который оптическое поле приобретает при распространении в волоконном световоде. Его величину можно получить, заметив, что фаза оптического поля изменяется как [c.24]

Уравнения (2,1,7)-(2,1.10) составляют общий формализм описания нелинейных эффектов низшего порядка в волоконных световодах. Ввиду их сложности необходимо сделать несколько упрощающих приближений. Наиболее общее упрощение состоит в том, что нелинейная поляризация в (2,1,8) считается малым возмущением полной индуцированной поляризации. Такое предположение оправданно, так как в волоконных световодах IP lI IPlI- Поэтому первым шагом будет решение уравнения (2.1,7) при Р = 0, Так как уравнение (2,1,7) линейно по Е, оно имеет простой вид в спектральном представлении [c.35]

Уравнение (2,3.27) описывает распространение оптических импульсов в одномодовых световодах. Оно описывает эффекты оптических потерь (а), хроматической дисперсии (Р, и Pj) и нелинейности (у). Физический смысл параметров Pj и Pj рассматривается в разд. 1.2.3, В частности, огибающая импульса распространяется с групповой скоростью Vg = 1/Pi, а Pj характеризует дисперсию групповых скоростей (ДГС), ДГС может быть положительной или отрицательной в зависимости от того, длина волны X больше или меньше длины волны нулевой дисперсии световода (см, рис, 1,5), В области аномальной дисперсии (X > Хд) величина Pj отрицательная, и в волоконном световоде могут распространяться оптические солитоны (гл, 5), Обычно параметр Pj 60 пс /км в видимой области спектра и равен — 20 пс /км на длине волны 1,55 мкм смена знака происходит около 1,3 мкм. [c.46]

Уравнение распространения (2.3.35)-нелинейное дифференциальное уравнение с частными производными, которое, вообще говоря, нельзя решить аналитически, за исключением некоторых частных случаев, когда для решения применим метод обратной задачи рассеяния [27]. Поэтому часто для изучения нелинейных эффектов в световодах необходимо численное моделирование. Для этой цели можно использовать множество численных методов [31-38], которые можно отнести к одному из двух классов 1) разностные методы и 2) псевдоспектральные методы. Вообще говоря, псевдоспектральные методы на порядок или даже более быстрее при той же точности счета [39]. Одним из наиболее широко используемых методов решения задачи распространения импульсов в нелинейной среде с дисперсией является фурье-метод расщепления по физическим факторам (SSFM) [33, 34]. Относительно большая скорость счета этим методом по сравнению с большинством методов конечных разностей достигается благодаря использованию алгоритма быстрого фурье-преобра-зования [40]. В этом разделе кратко описывается фурье-метод с расщеплением по физическим факторам, а также его применение для задачи распространения импульсов в волоконном световоде. [c.49]

До сих пор обсуждение ФСМ было основано на упрощенном уравнении (2.3.36), которое учитывало только эффекты низшего порядка ФСМ и ДГС. В случае сверхкоротких импульсов (длительностью Го < 100 фс) необходимо учитывать дисперсионные и нелинейные эффекты высшего порядка, используя уравнение (2.3.35). Важным нелинейным эффектом высшего порядка является образование ударной волны огибающей, определяемое вторым членом в правой час г II этого уравнения. Этот эффект обусловлен зависимостью групповой скорости от интенсивности [35-38]. Впервые его влияние на ФСМ было рассмотрено в жидких нелинейных средах [2] и впоследствии расширено на случай распространения импульсов в волоконных световодах [39-42]. Образование ударной волны ведет к асимметрии ФСМ-уширения спектра [1-5] и в этой связи привлекло большое внимание. В этом разделе рассматривается влияние данного эффекта на форму и спектр сверхкоротких импульсов, распространяющихся в одномодовых световодах. [c.96]

Нелинейные свойства оптических световодов самым ярким образом проявляются в области аномальной (отрицательной) дисперсии. Здесь могут существовать так называемые солитоны-образования, обусловленные совместным действием дисперсионных и нелинейных эффектов. Сам термин солитон относится к специальному типу волновых пакетов, которые могут распространяться на значительные расстояния без искажения своей формы и сохраняются при столкновениях друг с другом. Солитоны изучаются также во многих других разделах физики [1-5]. Солитонный режим распространения в волоконных световодах интересен не только как фундаментальное явление, возможно практическое применение солитонов в волоконно-оптических линиях связи. В данной главе изучается распространение импульсов в области отрицательной дисперсии групповых скоростей, особое внимание уделяется солитонному режиму распространения. В разд. 5.1 рассматривается явление модуляционной неустойчивости. Показано, что при наличии нелинейной фазовой самомодуляции (ФСМ) стационарная гармоническая волна неустойчива относительно малых возмущений амплитуды и фазы. В разд. 5.2 обсуждается метод обратной задачи рассеяния (ОЗР), который может быть использован для нахождения солитонных рещений уравнения распространения. Здесь же рассматриваются свойства так называемого фундаментального солитона и солитонов высщих порядков. Следующие две главы посвящены применению солитонов в некоторых системах. В разд. 5.3 рассматривается солитонный лазер разд. 5.4 посвящен использованию солитонов в волоконно-оптических линиях связи. Нелинейные эффекты высщих порядков, такие, как дисперсия нелинейности и задержка по времени нелинейного отклика, рассматриваются в разд. 5.5. [c.104]

Взаимодействие оптических волн в световоде за счет ФКМ приводит к интересным нелинейным эффектам. В разд. 7.1 рассматривается подобная связь между двумя волнами с одинаковыми поляризациями. но с разными частотами, а также между волнами с одной и той же частотой, но с различными состояниями поляризации. В последнем случае нелинейное двулучепреломление за счет ФКМ находит свое практическое применение в керровских затворах и нелинейных дискриминаторах. В то же время оно является причиной поляризационной неустойчивости, о явление рассмотрено в разд. 7.2. В разд. 7.3 рассматривается модуляционная неустойчивость, вызванная ФКМ примечательно, что она может возникать даже в области положительной дисперсии световода. В разд. 7.4 рассматривается влияние ФКМ на форму и спектр попутно распространяющихся сверхкоротких импульсов. В разд. 7.5 рассмотрены взаимодействие встречно распространяющихся волн за счет ФКМ, а также его воздействие на работу лазерных гироскопов. В разд. 7.6 рассказано о значении ФКМ для систем волоконной связи. [c.172]

Среда с релаксирующей нелинейностью. Рассмотренное квазиста-тическое самовоздействие справедливо, если длительность импульса То намного превышает время установления нелинейности 1 . Такая ситуация в волоконных световодах сохраняется вплоть до То 10 с с). Напротив, если используется высокочастотный эффект Керра в жидкости (Тнл Ю с), учет конечной скорости нелинейного отклика становится существенным уже в пикосекундном диапазоне длительностей. В этом случае для расчета Лп нужно пользоваться (2.2.9). Ограничиваясь по-прежнему нулевым приближением по волновой нестационарности, для описания процесса самовоздействия получаем уравнение [c.80]

Возможности таких волоконных световодов с низкими потерями привели не только к революции в области волоконно-оптической связи [14-17], но и к возникновению новой области науки-нелинейной волоконной оптики. Первые нелинейные явления (вынужденное комбинационное рассеяние и рассеяние Мандельштама-Бриллюэна) были экспериментально [18, 19] и теоретически [20] исследованы в одномодовых волоконных световодах еще в 1972 г. Эти работы стимулировали изучение других нелинейных явлений-оптически индуцированного двулучепреломления [21], параметрического четырехфотонного смешения [22, 23], фазовой самомодуляции [24, 25]. Важный результат был получен в 1973 г., когда было теоретически показано, что в оптических волокнах могут существовать солитоно-подобные импульсы, которые обусловлены совместным действием эффектов дисперсии и нелинейности [26]. Оптические солитоны позже наблюдались в эксперименте [27]. Их использование привело к большим успехам в области генерации и управления параметрами ультракоротких оптических импульсов [28-32]. В равной степени важное развитие получило использование оптических волокон для сжатия импульсов [33-36]. Были получены импульсы длительностью [c.10]

Измерения нелинейного показателя преломления в кварцевых световодах [25] дают величину около 1,110 ед. СГСЭ или 2,3-10 м В ед. МКС. В более привычных единицах 2 = = 3,2-10 см Вт. Эта величина в кварце по сравнению с другими нелинейными средами по крайней мере на 2 порядка величины меньше. Точно так же и измерения коэффициентов ВКР- и ВРМБ-усилений показывают, что их значения по порядку величины на 2 или более порядка меньше, чем в других обычных нелинейных средах [43]. Несмотря на малые величины нелинейных коэффициентов в кварцевом стекле, нелинейные эффекты могут наблюдаться при относительно низких мощностях. Это возможно благодаря двум важным характеристикам одномодового волоконного световода-малому размеру моды ( - 2-4 мкм) и чрезвычайно низким потерям (< 1 дБ/км). Характерный параметр эффективности нелинейного [c.26]

Существование модуляционной неустойчивости в области отрица-гельной дисперсии групповых скоростей указывает на то, что характер решения уравнения (5.1.1) существенно отличается в случае Р2 < 0. Оказывается, что это уравнение имеет особые решения, которые либо не меняются по z, либо являются периодичными [34-36]. Что же касается волоконных световодов, то данные решения известны как оптические солитоны, которые возникают благодаря совместному действию дисперсионных и нелинейных эффектов. Следующий раздел посвящен свойствам оптических солитонов. [c.111]

НОМ компрессоре импульс сначала распространяется в световоде в области положительной дисперсии групповых скоростей, а затем происходит его сжатие при помощи пары дифракционных решеток. Задача световода - наложить практически линейную частотную модуляцию за счет комбинации нелинейных и дисперсионных эффектов [39]. Пара дифракционных решеток создает отрицательную дисперсию групповых скоростей, необходимую для сжатия импульсов с положительной частотной модуляцией [4, 7]. С другой стороны, компрессор, основанный на эффекте многосолитонного сжатия, состоит только из отрезка световода специально подобранной длины. Начальный импульс распространяется в области отрицательной дисперсии световода и сжимается за счет совместного действия ФСМ и дисперсии. Компрессия здесь обусловлен фазой начального сжатия, через которую проходят все солитоны высших порядков до того, как их начальная форма восстановится после одного периода соли-тона (см. разд. 5.2). Коэффициент сжатия зависит от пиковой мощности импульса, определяющей порядок солитона N. Оба типа компрессоров взаимно дополняют друг друга, работая обычно в разных областях спектра граница определяется длиной волны нулевой дисперсии ( 1,3 мкм для кварцевых световодов). Таким образом, волоконно-решеточный компрессор используется для сжатия импульсов в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, в то время как компрессоры, основанные на эффекте многосолитонного сжатия, используются в области 1,3-1,6 мкм. В области 1,3 мкм за счет использования световодов со смещенной дисперсией можно применять компрессоры обоих типов. Двухкаскадная схема сжатия, где использовались оба типа компрессоров, позволила получить коэффициент сжатия 5000 в области 1,32 мкм [38]. [c.149]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...