准孤子脉冲 Quasi-soliton pulses

2022-10-28 10:55:59 浏览:227

定义

激光器或光纤链路中的孤子状脉冲。

在锁模激光器谐振器中循环的光脉冲可能会经历色散和克尔非线性。如果净色散异常,则(与正非线性指数一起)会导致准孤子脉冲的形成。这些并不完全是孤子,因为色散和非线性通常以离散部分出现,并且脉冲能量在谐振器往返期间会发生变化。然而,如果在一个谐振器往返期间色散和非线性的影响不太强,而其他效应仍然较弱,则脉冲可能基本上表现得像孤子。然后,脉冲仅经历激光谐振器的平均色散和非线性。然后可以利用(准)孤子模式锁定[1]的优点,即产生具有低线性调频的短脉冲。

准孤子经常在锁模固态体激光器和光纤激光器中遇到。在半导体激光器中发现了一种特殊的准孤子脉冲,特别是在垂直外腔表面发射激光器(VECSEL)中[3]。在这里,克尔非线性的影响通常较弱,但光诱导的载流子密度变化会导致非线性相变,这与具有负非线性指数的克尔效应相似 (n2系数),即使它们不会立即跟随光学强度的变化。在这种情况下,可以在正常色散状态下形成准孤子脉冲。结果是脉冲可以接近傅里叶变换极限。类似的机制可以在低功率边缘发射半导体激光器中起作用。

光纤链路中也可能发生一种孤子样脉冲[2]。由于使用直插式掺铒光纤放大器在长传输线路中对脉冲能量进行强周期性调制,因此产生的脉冲是准孤子脉冲,而不是真正的孤子。一些定制的色散图可用于特殊的色散管理,这有助于降低光纤非线性的影响。请注意,在这种情况下,与大多数孤子锁模激光器相比,非线性和每个周期的色散的影响通常不小,并且脉冲持续时间表现出明显的振荡。

参考文献

[1] F. X. Kärtner et al., “Stabilization of solitonlike pulses with a slow saturable absorber”, Opt. Lett. 20 (1), 16 (1995), doi:10.1364/OL.20.000016
[2] A. Hasegawa et al., “Recent progress in dispersion-managed soliton transmission technologies”, Opt. Fiber Technol. 3 (3), 197 (1997), doi:10.1006/ofte.1997.0227
[3] R. Paschotta et al., “Soliton-like pulse shaping mechanism in passively mode-locked surface-emitting semiconductor lasers”, Appl. Phys. B 75, 445 (2002), doi:10.1007/s00340-002-1014-5

非线性光学

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