Генерация и масштабирование диссипативных солитонов в полностью волоконной схеме фемтосекундного иттербиевого лазера

• Автор: Харенко, Денис Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 88 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Экспериментальные реализации и теоретические основы волоконного фемтосекундного лазера

1.1. Схемы волоконного фемтосекундного лазера

1.2. Теоретическое описание фемтосекундных волоконных генераторов

1.3. Параметры волоконных компонент резонатора

1.4. Выводы к главе

Глава 2. Исследование характеристик ДС в гибридной схеме

2.1. Аналитический и численный расчёт характеристик ДС в зависимости от параметров резонатора

2.2. Эксперимент по генерации ДС в гибридной схеме

2.3. Расчёт в векторной модели и сравнение с экспериментом

2.4. Выводы к главе
Глава 3. Масштабирование ДС в полностью волоконной схеме резонатора
3.1. Генерация ДС в полностью волоконной схеме
3.2. Увеличение энергии ДС в полностью волоконной схеме с РМ-
волокном
3.3. ВКР как основной ограничивающий эффект
3.4. Выводы к главе
Заключение
Литература

Список обозначений и сокращений
а — ширина спектрального фильтра
ар — коэффициент поглощения накачки, когда не заселен возбужденный уровень
а* — коэффициент ненасыщаюгцегося поглощения накачки,
Ро — нулевой член разложения фазы
Рі — линейный член разложения фазы (дисперсия первого порядка) р2 — квадратичный член разложения фазы (дисперсия второго порядка)
7 — коэффициент нелинейности оптического волокна А — полуширина спектра диссипативного солитона по резким спадам на краях спектра
є — погрешность измерений
є — энергия импульса сильночирпованного диссипативного солитона єя — энергия импульса вынужденного комбинационного рассеяния есг — критическая энергия СЧДС, при которой энергия импульса ВКР и солитона становятся сравнимыми
С — параметр насыщения амплитудной самомодуляции к — параметр амплитудной самомодуляции Ао — центральная длина волны излучения Аор — рабочая длина волны волокна
а — разница между потерями и усилением за обход резонатора
его - полные потери за обход резонатора
о<ур — потери волокна на рабочей длине волны
аРе и ора — сечение испускания и сечение поглощения для длины волны накачки
&эе И ова — сечение испускания и сечение поглощения для длины волны сигнала

X — угол нелинейного поворота эллипса поляризации u)q — центральная частота излучения ф — угол поворота полуволновой пластинки 'ф — угол поворота четвертьволновой пластинки 4эфф ~ эффективная площадь моды с — скорость света
E(z, t) — амплитуда электромагнитного поля
Е± — правая и левая поляризации электрического поля
Е 2 — вертикальная и горизонтальная поляризации электрического
поля
F — частота повторения импульсов д — полное усиление за обход резонатора gs — коэффициент усиления малого сигнала
др — коэффициент поглощения накачки, связанного со взаимодействием активных ионов с излучением генерации. дп — коэффициент усиления ВКР
I(t) — временная зависимость интенсивности излучения 1{ш) — частотная зависимость интенсивности излучения L — длина резонатора
Lq — критическая длина взаимодействия СЧДС и импульса ВКР по — показатель преломления оптического волокна П2 — нелинейный показатель преломления оптического волокна Ро — средняя за обход пиковая мощность импульса РД — максимальная (пиковая) мощность импульса приближенного аналитического решения для положительной (+) или отрицательной (—) ветки решения соответственно
Ps — мощность излучения сигнала Р* — мощность насыщения по сигналу Рр — мощность излучения накачки
Глава
Исследование характеристик ДС в гибридной
схеме
В главе описаны теоретические и экспериментальные исследования характеристик сильночирпованых диссипативных солитонов [13, 55]. Численно исследована стабильность аналитического решения [48] обобщенного УГЛ, полученного в приближении большого чирпа. Также численно подтверждена справедливость утверждения о независимости формы решения от абсолютных значений параметров уравнения. Экспериментально исследована зависимость энергии импульса и параметра чирпа от длины резонатора. Вводится понятие критического угла поворота эллипса поляризации для резонатора волоконного фемтосекундного лазера, состоящего из стандартного одномодового волокна. Полученные экспериментальные зависимости в гибридной схеме согласуются с результатами численного моделирования. Расчёт с использованием векторной модели подтвердил предположение о том, что причиной ухудшения стабильности является чрезмерный поворот эллипса поляризации в резонаторе. Предложен новый подход, позволяющий значительно увеличить длину резонатора.
2.1. Аналитический и численный расчёт
характеристик ДС в зависимости от параметров резонатора
В главе 1 приведены основные способы теоретического описания фемтосекундного волоконного генератора. Остановимся более подробно на приближённом аналитическом решении обобщенного УГЛ. У данного решения существует две возможные ветви [48], определяемые выражением: