Синтез профиля показателя преломления волоконного световода с учетом керровской нелинейности

Синтез профиля показателя преломления волоконного световода с учетом керровской нелинейности

Автор: Бурдин В.А., Бурдин А.В.

Журнал: Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp

Статья в выпуске: 3 т.21, 2018 года.

Бесплатный доступ

В предлагаемой работе исследуются возможности уменьшения искажений мощных фемтосекундных импульсов при передаче по волоконному световоду за счет выбора его профиля показателя преломления с учетом изменений профиля из-за кубической нелинейности материала световода. Представлены приближенные аналитические выражения для расчета дисперсионных характеристик волоконного световода с произвольным профилем показателя преломления, позволяющие учитывать изменения профиля за счет керровской нелинейности. Предложена методика синтеза профиля, оптимизируемого для передачи оптических импульсов с заданными параметрами. Представлен пример синтезированного профиля. Приведены результаты моделирования распространения оптических импульсов по ступенчатому волоконному световоду и световоду с синтезированным профилем.

Еще

Волоконный световод, оптическое волокно, профиль показателя преломления, керровская нелинейность, хроматическая дисперсия, наклон дисперсионной характеристики

Короткий адрес: https://sciup.org/140256057

IDR: 140256057

Список литературы Синтез профиля показателя преломления волоконного световода с учетом керровской нелинейности

  • 2.6 mJ energy and 81 GW peak power femtosecond laser pulse delivery and spectral broadening in inhibited coupling Kagome fiber / B. Debord [et al.] // Conference on Lasers and Electro-Optics. 2015. P. STh4L.7.
  • Barkauskas M., Butkus V., Butkus S. Femtosecond lasers enable quality microfabrication // Industrial Laser Solutions. 2017. № 3 P. 25-27.
  • Sugioka K., Cheng Y. Ultrafast lasers-reliable tools for advanced materials processing // Light: Science & Applications. 2014. № 3. P. e149.
  • Ultrafast laser processing of materials: from science to industry / M. Malinauskas [et al.] // Light: Science & Applications. 2016. № 5. P. e16133.
  • Three-dimensional femtosecond laser processing for lab-on-a-chip applications / F. Sima // Nanophotonics. 2018. V. 7. № 3. P. 613-634.
  • Модификация кварцевого стекла лазерными импульсами фемтосекундной длительности / В.В. Кононенко [и др.] // Компьютерная оптика. 2009. Т. 33. № 3. С. 254-260.
  • Modification thresholds in femtosecond laser processing of pure silica: review of dependencies on laser parameters / B. Poumellec [et al.] // Optical materials express. 2011. V. 1. № 4. P. 766-782.
  • Dependence of the femtosecond laser refractive index change thresholds on the chemical composition of doped-silica glasses / M. Lancry [et al.] // Optical Materials Express. 2011. V. 1. № 4. P. 711-723.
  • Laser-Induced Damage in Optical Materials / ed. by D. Ristau. CRC Press, 2014. 551 p.
  • Okamoto K., Marcatili E.A.J. Chromatic dispersion characteristics of fibers with optical Kerr-effect nonlinearity // Journal of Lightwave Technology. 1989. V. 1. № 12. P. 1988-1994.
  • Решение для фундаментальной моды ступенчатого оптического волоконного волновода с керровской нелинейностью / В.А. Андреев [и др.] // Инфокоммуникационные технологии. 2017. Т. 15. № 4. С. 313-319.
  • Бурдин В.А., Бурдин А.В., Кубанов В.П. Исследование дисперсионных характеристик фундаментальной моды ступенчатого оптического волокна с керровской нелинейностью // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2017. Т. 20. № 3/2. С. 47-51.
  • Agrawal G.P. Application of Nonlinear Fiber Optics. Academic Press, 2008. 528 p.
  • Бурдин В.А., Бурдин А.В., Дмитриев Е.В. Необходимые условия нелинейного возбуждения моды высшего порядка в одномодовом оптическом волокне // Оптика и спектроскопия. 2017. Т. 123. № 2. С. 181-188.
  • Burdin V., Bourdine A. Dynamics of nonlinear excitation of the high-order mode in a single-mode step-index optical fiber // Journal of Physics: Conference Series. 2018. V. 999. № 1. P. 012015.
  • Alves E.O., Cardoso W.B., Avelar A.T. Modulation instability in high-order coupled nonlinear Schrodinger equations with saturable nonlinearities // Journal of the Optical Society of America B. 2016. V. 33. № 6. P. 1134-1142.
  • Ramachandran S. Fiber Based Dispersion Compensation. N.-Y.: Springer-Verlag, 2007. 556 p.
  • Kivshar Y.S., Agrawal G.P. Optical Soliton. From Fibers to Photonic Crystals. London: Academic press, 2003. 540 p.
  • Ilday F.O., Frank W. Nonlinearity management: a route to high-energy soliton fiber lasers // Journal of the Optical Society of America B. 2002. V. 19. № 3. P. 470-476.
  • Optical fiber link for transmission of 1-nJ femtosecond laser pulses at 1550 nm / F. Eichhorn [et al.] // Optics Express. 2010. V. 18. № 7. P. 6978-6987.
  • Burdin V.A., Bourdine A.V. Dispersion characteristics of step index single mode optical fiber with Kerr nonlinearity // SPIE Proceedings. 2017. V. 10342. P. 10342-0N.
  • Снайдер А., Лав Дж. Теория диэлектрических волноводов. М.: Радио и связь, 1987. 656 с.
  • Spectral characteristics of step index single mode optical fiber with Kerr nonlinearity / V.A. Burdin [et al.] // Proceedings of SPIE. 2018. V. 10774. P. 107740L.
  • Бурдин В.А., Бурдин А.В. Решение для произвольной направляемой моды круглого оптического волокна на основе метода приближения Гаусса // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2011. Т. 14. № 2. С. 65-72.
  • Arnold J.M. Stratification method in the numerical analysis of optical waveguide transmission parameters // Electronics Letters. 1977. V. 13. № 22. P. 660-661.
  • Бурдин В.А. Основы моделирования кусочно-регулярных волоконно-оптических линий передачи сетей связи. М.: Радио и связь, 2002. 312 с.
  • Абрамовиц М., Стиган И. Справочник по специальным функциям. М.: Наука, 1979. 830 с.
  • Градштейн И., Рыжик И. Таблицы интегралов. М.: Физматгиз, 1962. 1100 с.
  • Okamoto K. Fundamentals of Optical Waveguides. San Diego: Academic Press, 2000. 430 p.
  • Nelder J.A., Mead R. A simplex method for function minimization // Computer Journal. 1965. V. 7. № 4. P. 308-313.
  • Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс. М.: Радио и связь, 1988. 128 с.
  • Приближенные аналитические решения LPlm мод для частных примеров профиля показателя преломления оптического волокна / А.В. Бурдин [и др.] // Инфокоммуникационные технологии. 2011. Т. 9. № 1. С. 25-33.
  • Бурдин А.В., Бурдин В.А., Яблочкин К.А. Восстановление эквивалентного профиля показателя преломления оптического волокна по диаграмме дифференциальной модовой задержки // Инфокоммуникационные технологии. 2011. Т. 9. № 3. С. 28-33.
  • Koshiba M., Maruyamaand S., Hirayama K. A vector finite element method with the high-order mixed interpolation-type triangular elements for optical waveguiding problems // Lightwave Technology. 1994. V. 12. № 3. P. 495-502.
  • Алгоритм расчета хроматической дисперсии одномодовых ОВ на основе метода смешанных конечных элементов / В.А. Бурдин [и др.] // Инфокоммуникационные технологии. 2009. Т. 7. № 2. С. 13-16.
  • Агравал Г. Применение нелинейной волоконной оптики. СПб.: Лань, 2011. 592 с.
  • A reliable split-step Fourier method for the propagation equation of ultrafast pulses in single-mode optical fibers / R. Deiterding [et al.] // Journal of Lightwave Technology. 2013. V. 31. № 12. P. 2008-2017.
  • Burdin V.A. Algorithm for estimation of material dispersion of fused silica glass optical fibers // SPIE Proceedings. 2015. V. 9533. P. 95330J.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp