Uma birrefringência

15 de dezembro de 2022

por Ultrafast Science

Nas últimas décadas, os pesquisadores demonstraram solitons convencionais, pulsos esticados, pulsos autossimilares e solitons dissipativos, gerenciando a dispersão e a não linearidade dos lasers de fibra. No entanto, novos tipos de pulsos robustos foram menos descobertos em lasers de fibra de modo bloqueado, uma vez que sólitons dissipativos foram relatados em ~ 2000. Por outro lado, sólitons livres de chirp são alcançados apenas com lasers de fibra de dispersão anômala no passado, e a energia de pulso único é restrita dentro de um limite relativamente apertado.

Recentemente, uma equipe de pesquisa conjunta liderada pelo Prof. Dong Mao e Jianlin Zhao da Northwestern Polytechnical University, juntamente com o Prof. . O efeito de correspondência de fase relacionado à birrefringência domina a formação do soliton livre de chirp e, portanto, é denominado como soliton gerenciado por birrefringência.

O bloqueio de modo harmônico controlável de ordem 5 a ordem 85 pode ser alcançado no mesmo nível de bomba de ~ 10 mW com energia soliton totalmente ajustável além de dez vezes, indicando uma nova lei de energia relacionada à birrefringência que intrinsecamente distinta do teorema de energia de sólitons convencionais.

Para o laser de fibra de dispersão normal contendo uma seção de fibra de manutenção de polarização, o modo de acoplamento entre dois componentes de polarização ortogonal ocorre quando o pulso se propaga da fibra monomodo para a fibra de manutenção de polarização. A operação do laser depende principalmente do estado de polarização do pulso na fibra monomodo.

Quando o θ (ou seja, o ângulo entre o componente polarizado y e o eixo rápido do PMF) é ~0 ou ~π/2, o laser emite solitons dissipativos, enquanto o soliton gerenciado por birrefringência pode ser realizado quando θ varia entre ~π/10 e ~2π/5. Em comparação com os sólitons dissipativos, os sólitons gerenciados por birrefringência possuem menor duração de pulso, largura de banda e energia de pulso, bem como limiar de autoinicialização, e são capazes de se agrupar em estados de bloqueio de modo harmônico de alta ordem.

Em virtude da espectroscopia de disparo único e do controlador de polarização sintonizável eletricamente, a transição entre o soliton dissipativo e o soliton gerenciado por birrefringência pode ser visualizada em tempo real. Para ambos os processos de transição, eles exibem degeneração de sólitons, oscilação de relaxamento e regeneração de sólitons. Esses resultados validam ainda mais que o soliton gerenciado por birrefringência é realizado na região de dispersão normal.

Simulações numéricas baseadas nas equações acopladas de Ginzburg-Landau reproduzem bem as observações do experimento, corroborando que além dos efeitos de dispersão cromática, não linearidade e absorção saturável, a birrefringência pode ser explorada para gerenciar a energia e o comportamento de propagação do pulso, o que pode abrir novas pesquisas direções em campos de sólitons ópticos e lasers de fibra ultrarrápida.

Este trabalho abre caminho para gerar diretamente sólitons sem chirp em cavidades de dispersão normal sem compressão externa. Esse laser de fibra flexível é capaz de produzir solitons de alta ordem harmonicamente bloqueados a uma potência de bomba relativamente baixa, fornecendo uma maneira promissora de realizar fontes de pulso de alta taxa de repetição operando com baixo consumo de energia para comunicação óptica e detecção.

O artigo foi publicado na revista Ultrafast Science.

Mais Informações: Dong Mao et al, laser de fibra de dispersão normal gerenciado por birrefringência que fornece solitons sem chirp ajustáveis ​​por energia, Ultrafast Science (2022). DOI: 10.34133/2022/9760631

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