强烈的影响拉曼Self-Frequency耗散孤子的束缚态的转变

文摘

结合耗散孤子数值研究了实现强大的拉曼self-frequency转变(rsf) all-normal-dispersion(安迪)Yb-doped光纤激光器。结果表明,overstrong rsf在安迪没有filter-like影响光纤激光器腔内当一个带通滤波器。然而,overstrong rsf可能导致破坏我的光纤激光器的带通滤波器。第一次在这个领域,我们已经表明,强劲的无国界记者可能会破坏DS脉冲和产生声脉冲。此外,稳定的产生机制的噪音如同绑定脉冲在光纤激光器腔内过滤器是不同的声脉冲光纤激光器的带通滤波器。

1。介绍

脉冲能量增加将导致脉冲打破,因为过度的非线性相移会发生由于反常色散光纤激光器。能量脉冲的产生导致了各种方法的发展,旨在克服传统的局限性孤子脉冲由超大的非线性腔内。耗散孤子(DS)是一种最有效的方法来实现高能脉冲(1]。DSs在正常色散产生锁模光纤激光器和多年来一直感兴趣的研究人员,因为广泛的应用带宽和高脉冲能量1]。

可以实现不同的光纤激光器操作政权在合适的参数条件下,即soliton-bunching,稳定的孤子分布,随机孤立子运动模式(2]。在某些情况下,与离散多脉冲可以紧密地绑定在一起,fixed-pulse分离(3),如单一DS (1),多色界DS (4],multibound DS (5]。实践和理论研究结合DS的[引起了极大关注6- - - - - -8]。多脉冲或multibound DS通常被看作一个结果形成强有力的跳动,和脉冲峰值夹紧效果诱导腔(2,9]。然而,过度引起的非线性强泵会摧毁不管光纤激光器输出脉冲操作模式(10,11]。当获得水平增加,单DS模式的稳定性将会被ASE-noise [12]。过度的非线性和色散腔破坏绑定孤子和导致孤子串的形成13]。

另一项研究表明,不稳定的束缚态能取得有限的弛豫时间的饱和吸收体是模拟(5]。然而,绑定DS对rsf的稳定性或其他高阶非线性效应在光纤激光器没有经过严谨的研究,但是修改的喇曼效应束缚态的孤波的群速度不同于单个孤子的报道(14]。拉曼脉冲(RP),甚至拉曼耗散孤子(RDS)可以生成的强受激喇曼散射(SRS) (15]。吵闹的拉曼脉冲是另一个基本的能源和稳定极限DS (16]。然而,这些研究都是基于单一的DS或多色界DS政权(17),但不是在DS政权。

这项研究报告的稳定性约束DSs在安迪光纤激光器存在的强大rsf和理论过滤。可以生成稳定结合DS在安迪光纤激光器与一定的过滤,但强大的无国界记者可以声脉冲,而不是稳定的绑定DS。此外,当安迪光纤激光器在单脉冲工作状态,强烈的无国界记者也可以使输出DS不稳定。这种不稳定的脉冲是一声脉冲,不同于ANDi-fiber激光没有过滤器。绑定声脉冲的产生机制是造成的拉曼感应噪声强无国界记者,而不是ASE-noise和强劲的SPM在共振。

2。数值模拟模型

研究结合DS是基于获得引导孤子光纤激光器,但不是all-normal-dispersion光纤激光器(2,18]。在这些研究中,法国电力公司(EDF)的增益曲线带宽约16 nm,比YDF窄(约40到45 nm)。因此,应该使用一个过滤器在安迪光纤激光器内共振生成绑定DS。执行这一步骤中,我们使用一个仿真模型,如图1。

我们进行数值模拟使用广义非线性薛定谔方程(NLSE) [19),无国界记者。鉴于其长腔长度,安迪光纤激光器可以产生DS脉冲输出,可以生成和拉曼脉冲长及使用时腔内(4]。考虑

方程(1)是有效的模拟脉冲传播在被动光纤rsf的效果。腔内的电场信封脉冲为代表。第二,三阶色散系数和及的作为ps²/公里,ps³/公里,分别。用光纤的非线性系数,而拉曼时间常数决定rsf的影响。是第一个时刻的非线性响应函数(19]。我们假设当频率接近线性变化nm。的典型值是5 fs。

方程(1)描述及脉冲传播。方程(2)(NLSE增益和没有rsf)描述了脉冲传播获得纤维:

获得纤维抛物线40 nm的带宽频率的依赖关系。第二和三阶色散系数是23 ps²和−0.013 ps /公里³/公里,分别。的增益饱和YDF建模如下: 在哪里小信号增益,是获得饱和能量,脉冲能量。我们使用高斯模拟模型中的带通滤波器的带宽16.3海里。两个电脑和一个PD-ISO用于获得NPE-based锁模谐振和描述如下: 在哪里描述NPE-based快饱和吸收体的吸收,W是饱和力量,是不饱和的损失。

模拟中使用的所有其他参数如下。YDF的长度是2米,及40米。SMF的长度将被忽略。损失造成的输出耦合器是10%。非线性系数YDF和及5米⁻¹W⁻¹。的YDF 1000 pJ。

3所示。结果和讨论

基于部分的仿真模型2,我们得到数值结果没有rsf腔内。图2显示生成的输出脉冲,当小信号增益设置为1米⁻¹和3 m⁻¹。

单脉冲mode-lock状态时可以生成米⁻¹。过滤腔内具有两个作用,即过滤ASE-noise DS脉冲稳定和衰减的侧部分DS脉冲频谱作为SA。输出脉冲的峰值功率和能量,以及频谱带宽,会增加时正在增加。

然而,当米⁻¹可以生成,典型的孤波,如图2 (c)和2 (d)。在图2 DS脉冲2 (c)有几乎相同的脉冲能量和时间的宽度。此外,两个脉冲有一个恒定的脉冲间隔210 ps,几乎在每个模拟随机。脉冲分裂可以保持峰值功率腔内以较低的地位。输出脉冲的光谱非常不同于单一DS脉冲状态,如图2 (b)和2 (d)。

光谱图2 (d)清晰的光谱调节,类似于赵等人的研究。2,3]。与多色和谐波锁模DSs,脉冲间距保持不变(约210 ps)在模拟。因此,我们确保了脉冲模拟在束缚态。此外,光谱基础图2 (d)不同于单一DS状态图2 (b)在长波侧,光谱基地比短波低约10 dB的一面。

腔内脉冲数量的增加增益增加。峰值功率的腔内将低于单脉冲状态因此增加。因此,非线性限制在一个较低的范围内。此外,频谱宽度将会扩大,因为泵浦功率的增加。

与所有其他参数保持不变,我们模拟脉冲操作与rsf腔内。图3显示了结果。

输出脉冲的光谱变化与rsf增强当获得2 m⁻¹。如数据所示3(f)和3(g),光谱的长波侧抽的短波的一面,这是一个典型的特征rsf [20.]。10000年之后循环,短波长边还窄,低于长波长,和输出脉冲稳定的脉冲波形。先前的研究表明,无国界记者可以提供被动mode-lock安迪光纤激光器用更少的自动起动时间和无国界记者充当一个高通滤波器在脉冲的前沿21]。但是,与波长没有过滤器(20.),带通滤波器的中心波长不会改变,因为。

当rsf (fs)数据3(c)和3(g)是增强的,不稳定的脉冲基地被发现在输出脉冲。不稳定的部分在30000年之后继续存在甚至循环(图3(c))。考虑过滤腔内的存在,在长波端峰值是由于强大的无国界记者,和不稳定的脉冲前沿可以归因于正常色散腔内和线性啁啾,组成元件组件的DS的前面的脉搏。

当设置为拉曼时间常数fs,输出脉冲变得不稳定。这一发现类似于声脉冲。输出脉冲的数量是3,这表明,光纤激光器在多脉冲状态操作。脉冲间距保持不变(约100 ps)在我们的模拟,以及光谱谱调节展出。这一发现暗示输出脉冲可以确定为孤子。然而,与DS脉冲图2 (c)在图的脉冲3(d)在模拟不稳定。绑定的声脉冲也不同于传统的声脉冲(12因为脉冲的数量。即使获得更大(例如,2.5米⁻¹),稳定约束DS脉冲可以变成不稳定的声脉冲,如图4。图4表明强烈rsf可以绑定DS脉冲不稳定,和生成不稳定的声脉冲几乎是类似于图3。

此外,数据的光谱边带4(f)和4(g)是增强rsf的影响。相比之下,那些数据2 (d)和4(e),长波长方面提高和短波长边是抑制。

在[21),传统的声脉冲是由过大的ASE-noise获得纤维。然而,在我们的模拟中,带通滤波器腔内可以抑制ASE-noise和稳定输出DS脉冲(12]。因此,导致不稳定的脉冲将被视为其他效果。图3显示输出脉冲稳定当rsf不强。因此,我们可以假设强大rsf引起声脉冲。

为了验证这个假设,我们执行以下模拟。无国界记者不被认为是在500年第一个循环。然而,无国界记者fs会考虑在未来500年循环和紧随其后的是另一个500年循环。图5给出了仿真结果。当rsf不参与仿真,输出脉冲将稳定在第一个30个循环和绑定孤子mode-lock状态。然而,不稳定的声脉冲生成绑定在500年到1000年循环。稳定的脉冲才能实现复位为0 1000年到1500年期间循环。

根据这些模拟,强烈rsf的关键因素是噪音如同绑定DS脉冲的一代。图3表明,强劲的无国界记者可能会泵从短波长到长波能量。频谱峰值将生成的长波长。考虑到大型的正常色散光纤激光器,新生成的频率成分能找到正面的脉冲,这将使脉冲包络不平滑的。考虑到带通滤波器所造成的损失,不平滑的正面图3(c)可以被视为一个Raman-driven扰动类似于(16]。放大RP-like部分将打破平衡非线性滤波和改变绑定孤子脉冲声。

此外,我们使用不同的在仿真比较了激光的过程。结果如图所示6。

图6表明,需要更多的迭代循环,使脉冲稳定时,拉曼时间常数增加。当大于某一阈值,如90 fs在这个仿真,获得稳定的脉冲不会即使10⁵循环。然而,当没有过滤腔内,激光的中心波长和起始时间都会改变(21]。因此,我们增强拉曼的时间常数,如图7(一),7(b),7(c)7(d),输出脉冲幅度低于没有无国界记者。的中心波长数据7(g)和7(h)明显发生了变化。抛物线增益曲线YDF可以提供脉冲增益较低,这是不同的声脉冲。过滤腔内减少了中心波长偏移和抑制ASE-noise。

根据计算,强大的无国界记者可以使脉冲的背面光滑时不使用过滤器。然而,当一个过滤器用于光纤激光器,filter-like效应将取而代之的是带通滤波器。正面的拉曼频率成分会使脉冲不稳定。因此,当一个过滤器存在于ANDi-fiber激光,强大的无国界记者可以抵消一些带通滤波器的影响,使绑定DS脉冲不稳定。

4所示。结论

我们证明了强大的无国界记者可以绑定DS脉冲不稳定,即使带通滤波器中使用第一次的安迪光纤激光器。从理论上讲,不稳定的脉冲声和绑定DS脉冲。强rsf可以ANDi-fiber激光自起动时间长。根据模拟,安迪的强劲rsf光纤激光器只能导致脉冲有更高的抵抗ASE-noise带通滤波器时缺席。总之,overstrong rsf应该避免只有当孤子是生成的。合适的无国界记者可以使单一DS安迪光纤激光器输出稳定的自起动时间较短没有过滤器用于光纤激光器。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作的部分支持由国家973项目(2012 cb315705),国家自然科学基金委项目(61475105,61475105,61475105,61205079,61302016),中国博士后科学基金会(2013 m540891), ncet - 13 - 0682,四川省教育部门的科学研究基金资助14 zb0041。

引用

1. s . Kobtsev s Kukarin斯米尔诺夫,s . Turitsyn和a . Latkin”代double-scale毫微微/皮秒光肿块在锁模光纤激光器,”光学表达,17卷,不。23日,第20713 - 20707页,2009年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. d . y . Tang l . m .赵b .赵和a .刘问:“multisoliton机制形成和孤子能量量子化被动锁模光纤激光器,”物理评论一个,卷72,不。4、文章ID 043816, 2005。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. t·h·l·m·赵d . y . Tang Cheng h . y . Tam和c,“绑定状态dispersion-managed孤子在光纤激光器在零色散附近”应用光学,46卷,不。21日,第4773 - 4768页,2007年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. s . a . Babin e . v . Podivilov d s Kharenko et al .,“多色非线性耗散孤子鸣叫,”自然通讯5卷,第4653条,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. a . Zaviyalov r . Iliew o .起来和f·莱德尔,“Multi-soliton复合物在锁模光纤激光器,”应用物理B:激光和光学,卷104,不。3、513 - 521年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. w·s·d . y . Tang男人,h . y . Tam和p·d·德拉蒙德,”观察绑定的孤子的被动锁模光纤激光器,”物理评论一个,卷64,不。第三条ID 033814, 2001。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. l . Yun和d·汉”,束缚态nanotube-mode-locked耗散孤子的光纤激光器,”光学通信卷,313年,第73 - 70页,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. a·k·科马罗夫、k·p·科马罗夫和d . v . Meshcheryakov”绑定的耗散孤子在光纤激光器集总饱和吸收体,”光电子学、仪器仪表和数据处理卷,47号6,602 - 607年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. t·h·l·m·赵d . y . Tang Cheng h . y . Tam和c,“代多个gain-guided孤子在光纤激光器,”光学信,32卷,不。11日,第1583 - 1581页,2007年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. 斯米尔诺夫,s . Kobtsev s Kukarin, a . Ivanenko”三个关键政权的单脉冲生成每往返all-normal-dispersion光纤激光器与非线性偏振旋转锁模,”光学表达,20卷,不。24日,第27453 - 27447页,2012年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. s . Kobtsev斯米尔诺夫,s . Kukarin, s . Turitsyn“锁模光纤激光器与代政权的重要变化,“光纤技术,20卷,不。6,615 - 620年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. c .徐y . t .戴,z . x张et al .,“不稳定的非线性光谱滤波平衡安迪被动modelocking光纤激光器,”学报》第23届年会IEEE光子学的社会IEEE,页673 - 674年,丹佛,科罗拉多州,美国,2010年11月。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. r . Gumenyuk和o . g . Okhotnikov多个孤立子分组在色散管理光纤激光器和非线性控制,”美国光学学会杂志》上的B:光学物理,30卷,不。4、776 - 781年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. m·奥利弗,罗伊诉和m . Piche”喇曼效应的影响耗散孤子的绑定状态,”光学表达,14卷,不。21日,第9742 - 9728页,2006年。视图:谷歌学术搜索
15. a . e . Bednyakova s . a . Babin d s Kharenko et al .,“进化的耗散孤子在光纤激光振荡器的强大的拉曼散射,”光学表达,21卷,不。18日,第20564 - 20556页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. c . Aguergaray a龙格,m . Erkintalo和n g·r·布罗德里克”Raman-driven不稳定的锁模长腔光纤激光器:基本限制能源可伸缩性、”光学信,38卷,不。15日,第2646 - 2644页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. s Kobtsev s Kukarin s斯米尔诺夫,y各方面,“Ultra-wide-tunable纤维来源femto-and微微秒脉冲基于腔内拉曼转换”光纤激光器七:技术、系统和应用程序卷,7580学报学报,国际社会对于光学和光子学,旧金山,加州,美国,2010年1月。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. z鑫,h . Minglie Youjian, c,和w·Qingyue”束缚态操作stretched-pulse锁模large-mode-area photonic-crystal-fiber激光,”视神经节学报卷,29号8,2243 - 2247年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. g . p . Agrawal非线性光纤、学术出版社,2007年。
20. c .徐y戴,k .徐,x,“Spectral-filter-like拉曼自频移效应(rsf) all-normal-dispersion(安迪)光纤激光器,”《亚洲通信和光子学会议ath3a——83年,美国光学学会,上海,中国,2014年11月。视图:谷歌学术搜索
21. c .徐y戴,k .徐“耗散孤子(DS)脉冲稳定在正常色散光纤激光器对ASE-noise基于缓慢饱和吸收体(SA)”《亚洲通信和光子学会议(ACP的14)美国光学学会,AF2C-2页,2014年11月。视图:谷歌学术搜索

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