Optisk banedesign av rektangulærpulserte lasere
Oversikt over design av optisk bane
En passiv moduslåst dobbelbølgelengdes dissipativ solitonresonant tuliumdopet fiberlaser basert på en ikke-lineær fiberringspeilstruktur.
2. Beskrivelse av optisk bane
Den doble bølgelengde-dissipative solitonresonansen tuliumdopedefiberlaserbruker en «8»-formet hulromsstrukturdesign (figur 1).
Den venstre delen er den primære enveissløyfen, mens den høyre delen er en ikke-lineær speilstruktur for en optisk fibersløyfe. Den venstre enveissløyfen inkluderer en buntdeler, en 2,7 m tuliumdopet optisk fiber (SM-TDF-10P130-HE) og en 2 μm båndoptisk fiberkobler med en koblingskoeffisient på 90:10. Én polarisasjonsavhengig isolator (PDI), to polarisasjonskontrollere (polarisasjonskontrollere: PC), en 0,41 m polarisasjonsvedlikeholdsfiber (PMF). Den ikke-lineære fiberoptiske ringspeilstrukturen til høyre oppnås ved å koble lyset fra den venstre enveissløyfen til det ikke-lineære fiberoptiske ringspeilet til høyre gjennom en 2×2-strukturoptisk kobler med en koeffisient på 90:10. Den ikke-lineære speilstrukturen for optisk fiber til høyre inkluderer en 75 meter lang optisk fiber (SMF-28e) og en polarisasjonskontroller. En 75 meter lang single-mode optisk fiber brukes til å forsterke den ikke-lineære effekten. Her brukes en 90:10 optisk fiberkobler for å øke den ikke-lineære faseforskjellen mellom medurs og mot klokkens forplantning. Den totale lengden på denne strukturen med to bølgelengder er 89,5 meter. I dette eksperimentelle oppsettet passerer pumpelyset først gjennom en strålekombinator for å nå den tuliumdopede optiske fiberen i forsterkningsmediet. Etter den tuliumdopede optiske fiberen kobles en 90:10-kobler til for å sirkulere 90 % av energien i hulrommet og sende 10 % av energien ut av hulrommet. Samtidig består et dobbeltbrytende Lyot-filter av en polarisasjonsbevarende optisk fiber plassert mellom to polarisasjonskontrollere og en polarisator, som spiller en rolle i filtrering av spektrale bølgelengder.
3. Bakgrunnskunnskap
For tiden finnes det to grunnleggende metoder for å øke pulsenergien til pulsede lasere. Én tilnærming er å direkte redusere ikke-lineære effekter, inkludert å senke toppeffekten til pulser gjennom ulike metoder, for eksempel bruk av dispersjonsstyring for strukket pulser, gigantiske kvitrende oscillatorer og stråledelte pulsede lasere, etc. En annen tilnærming er å søke nye mekanismer som kan tolerere mer ikke-lineær faseakkumulering, for eksempel selvlikhet og rektangulære pulser. Ovennevnte metode kan med hell forsterke pulsenergien tilpulserende lasertil titalls nanojoule. Dissipativ solitonresonans (Dissipativ solitonresonans: DSR) er en rektangulær impulsdannelsesmekanisme som først ble foreslått av N. Akhmediev et al. i 2008. Kjennetegnene ved dissipative solitonresonanspulser er at pulsbredden og energien til den ikke-bølgesplittende rektangulære pulsen øker monotont med økningen av pumpeeffekten, samtidig som amplituden holdes konstant. Dette bryter til en viss grad begrensningen i den tradisjonelle solitonteorien om enkeltpulsenergi. Dissipativ solitonresonans kan oppnås ved å konstruere mettet absorpsjon og revers mettet absorpsjon, slik som den ikke-lineære polarisasjonsrotasjonseffekten (NPR) og den ikke-lineære fiberringspeileffekten (NOLM). De fleste rapporter om generering av dissipative solitonresonanspulser er basert på disse to moduslåsemekanismene.
Publisert: 09. oktober 2025