複屈折

2022 年 12 月 15 日

超高速科学による

過去数十年にわたって、研究者はファイバーレーザーの分散と非線形性を管理することにより、従来のソリトン、拡張パルス、自己相似パルス、散逸ソリトンを実証してきました。 ただし、散逸ソリトンが 2000 年代に報告されて以来、モードロック ファイバー レーザーでは新しいタイプの強力なパルスはあまり発見されませんでした。 一方、チャープのないソリトンは、これまでは異常分散ファイバーレーザーでのみ実現されており、単一パルスのエネルギーは比較的厳しい制限内に制限されていました。

最近、ノースウェスタン工科大学のDong Mao教授とJianlin Zhaoが率いる共同研究チームは、アールト大学のZhipei Sun教授とともに、正味正常分散エルビウムドープファイバーレーザーにおける新しいクラスのチャープフリーパルスを提案しました。 。 複屈折に関連した位相整合効果がチャープのないソリトンの形成を支配するため、これは複屈折管理ソリトンと呼ばれます。

5 次から 85 次までの制御可能な高調波モード同期は、10 倍を超えて完全に調整可能なソリトン エネルギーを備えた約 10 mW の同じポンプ レベルで達成できます。これは、次のエネルギー定理とは本質的に異なる新しい複屈折関連のエネルギー法則を示しています。従来のソリトン。

偏波保持ファイバのセクションを含む正常分散ファイバ レーザの場合、パルスがシングルモード ファイバから偏波保持ファイバに伝播するときに、2 つの直交偏波成分間のモード結合が発生します。 レーザーの動作は主に、シングルモード ファイバー内のパルスの偏光状態に依存します。

θ (つまり、PMF の y 偏光成分と速軸の間の角度) が ~0 または ~π/2 の場合、レーザーは散逸ソリトンを放射しますが、θ が ~π/10 の間で変化すると、複屈折管理されたソリトンが実現できます。 〜2π/5。 散逸ソリトンと比較して、複屈折管理ソリトンは、パルス持続時間、帯域幅、パルスエネルギーが小さく、自己開始しきい値も備えており、高次の高調波モード同期状態に自身を組み立てることができます。

シングルショット分光法と電気的に調整可能な偏光コントローラーのおかげで、散逸ソリトンと複屈折管理ソリトンの間の遷移をリアルタイムで視覚化できます。 どちらの遷移過程でも、ソリトンの変性、緩和振動、およびソリトンの再生が見られます。 これらの結果は、複屈折管理ソリトンが正常分散領域で実現されることをさらに検証します。

結合ギンツブルグ・ランダウ方程式に基づく数値シミュレーションは実験観察をよく再現しており、色分散、非線形性、可飽和吸収効果とは別に、複屈折をパルスのエネルギーと伝播挙動の管理に利用できることを裏付けており、これにより新たな研究が開かれる可能性がある。光ソリトンと超高速ファイバーレーザーの分野での方向性。

この研究は、外部圧縮を行わずに正常分散キャビティ内でチャープのないソリトンを直接生成する道を切り開きます。 このようなフレキシブルファイバーレーザーは、比較的低いポンプパワーで調整可能な高次高調波モードロックソリトンを生成することができ、光通信やセンシング用に低消費電力で動作する高繰り返しレートのパルスソースを実現するための有望な方法を提供する。

この論文は『Ultrafast Science』誌に掲載されます。

詳しくは： Dong Mao 他、エネルギー調整可能なチャープフリー ソリトンを提供する複屈折管理正常分散ファイバー レーザー、超高速科学 (2022)。 DOI: 10.34133/2022/9760631

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