Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Ոչ գծային-դիսպերսիոն սիսիլարիտոնները և նրանց կիրառությունները գերարագ օպտիկայում

Եսայան, Գարեգին Լևոնի (2013) Ոչ գծային-դիսպերսիոն սիսիլարիտոնները և նրանց կիրառությունները գերարագ օպտիկայում. Doctor of Sciences thesis, ԵՊՀ.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (918Kb) | Preview

    Abstract

    Прогресс в технологии изготовления кварцевых оптических волоконных световодов привел не только к революции в области волоконно-оптической связи, но и к появлению нового направления в науке - нелинейной волоконной оптики. Хотя кварцевое стекло не является материалом с сильной нелинейностью, однако большие длины волоконных световодов при низких оптических потерях и малые поперечные размеры световодов резко снижают пороги возникновения различных нелинейных явлений. С другой стороны, освоение фемтосекундного диапазона длительностей оптических импульсов привело к возможности распространения в световодах излучения с большой интенсивностью и наблюдения нелинейных явлений, которые в поле импульсов больших длительностей наблюдаются редко. Все это обусловило широкий интерес к нелинейной волоконной оптике, и здесь уже получены многие очень интересные результаты, которые находят применение в оптической связи, лазерной технике, технике обработки информации, оптических вычислительных машинах, оптических датчиках различных физических величин и т.д. Переход к новому фемтосекунд¬ному временному диапазону выдвинул новые физические и технические задачи, связанные с самовоздействием и взаимодействием в оптических волокнах мощных импульсов света предельно малой длительности, их синтезом, управлением, транспортировкой-передачей и регистрацией. Для решения этих задач в фемтосекундной временной шкале, в частности, используются методы нелинейной и адаптивной оптики, фурьеоптики и голографии, спектральной интерферометрии. Вместе с тем, волоконно-оптическая компрессии импульсов, основанная на нелинейном процессе фазовой самомодуляции импульсного излучения в волоконном световоде и последующем сжатии импульса в дисперсионной линии задержки, позволила достичь степеней сжатия до 103 и формировать предельно короткие для оптического диапазона импульсы, с длительностью в единицы фемтосекунд. Бурное развитие волоконной оптики и появление целого набора специальных волоконных световодов привело в конце прошлого столетия к созданию волоконных лазеров, которые привлекают внимание как перспективные, надежные, дешевые и компактные источники ультракоротких импульсов. Известным недостатком волоконных лазеров является генерация импульсов относительно малой мощности, однако следует отметить, что в последнее время ведутся активные исследования, направленные на генерацию более мощных импульсов с помощью использования многомодовых волокон, одномодовых волокон с сердцевиной большего радиуса, а также фотонно-кристаллических одномодовых световодов. Ատենախոսությունը նվիրված է գերկարճ իմպուլսների ոչգծային – դիսպերսիոն ինքնազդեցության ուսումնասիրությանը մանրաթելային լուսատարերում նպատակ ունենալով առանց ուժեղացման և առանց դիսպերսիայի բաշխվածության լուսատարերում սիմիլարիտոնների գեներացման հնարավորության բացահայտումը և այդպիսի սիմիլարիտոնների հատկությունների ուսումնասիրությունը, ինչպես նաև նրանց կիրառման հնարավորությունը գերարագ օպտիկայում ազդանշանների անալիզի և սինթեզի խնդիրներում: Ցույց է տրվել, որ ֆեմտովայրկյանային և սուբպիկովայրկյանային լազերային իմպուլսների ինքնազդեցության ոչգծային–դիսպերսիոն բնույթը առանց ուժեղացման միամոդ մանրաթելային լուսատարերում բերում է կամայական սկզբնական տեսքի իմպուլսներից սիմիլարիտոնների ձևավորմանը: Ձևավորված սիմիլարիտոնները ունեն գծային չիրպ (պարաբոլիկ փուլ), որը որոշվում է միայն լուսատարի երկարությամբ և դիսպերսիայով: Այդպիսի ոչգծային – դիսպերսիոն սիմիլարիտոնի սպեկտրալ լայնությունը գործնականում չի տարբերվում նրան նախորդող ուղղանկյուն իմպուլսի սպեկտրալ լայնությունից: Ընդորում ուղղանկյուն իմպուլսների սպեկտրալ փուլը կենտրոնական էներգատար մասում պարաբոլիկ է և նույնպես որոշվում է միայն լուսատարի հատկություններով: Առաջարկվել և փորձնականորեն իրականացվել է ֆեմտովայրկյանային իմպուլսների ամբողջական բնութագրման համար սպեկտրալ ինտերֆերոմետրիայի վրա հիմնված նոր մեթոդ, որտեղ որպես նեցուկ իմպուլս կիրառվում է ոչգծային-դիսպերսիոն սիմիլարիտոն ձևավորված հետազոտվող իմպուլսի մի մասից: Ցույց է տրվել, որ ոչգծային-դիսպերսիոն սիմիլարիտոնները որպես նեցուկ իմպուլս կարող են կիրառվել նաև սպեկտրաժամանակային արտապատկերման մեթոդում: Ցույց է տրվել նաև, որ այս մեթոդներում որպես նեցուկ իմպուլս կարող են օգտագործվել նաև ուղղանկյուն իմպուլսները, որոնք նախորդում են սիմիլարիտոնների ձևավորմանը: Կատարվել են սպեկտրալ ինտերֆերոմետրիայի և սպեկտրաժամանակային արտապատկերման մեթոդների համեմատական հետազոտություններ որպես նեցուկ իմպուլս կիրառելով ազդանշանային իմպուլսի մի մասից ձևավորված ոչգծային-դիսպերսիոն սիմիլարիտոնը: Հետազոտությունների արդյունքում ցույց է տրվել նշված մեթոդների փոխադարձ համապատասխանությունը և բարձր ճշտությունը: Գեներացվել է 50ՏՀց սպեկտրալ լայնությամբ սիմիլարիտոն և կատարվել է նրա ամբողջական բնութագրում սիմիլարիտոնի փուլի (չիրպի) չափման միջոցով: Ցույց է տրվել, որ լայն սպեկտրով ոչգծային-դիսպերսիոն սիմիլարիտոնի փուլը նույնպես որոշվում է միայն լուսատարի դիսպերսիայով և հավասար է այն փուլին, որը ստանում է իմպուլսը մաքուր դիսպերսիոն տարածման դեպքում: The thesis is devoted to the study of nonlinear-dispersive self-interaction of ultrashort pulses in optical fibers, with the aim to reveal opportunities for generating similaritons in conventional silica fibers without gain and distributed dispersion, and to study the properties of such similaritons and their application possibilities for the analysis and synthesis of signals in ultrafast optics. It is shown that the nonlinear-dispersive nature of the self-interaction of femtosecond and subpicosecond laser pulses in a single-mode optical fiber without gain leads to the shaping of similaritons with a linear chirp (parabolic phase) from pulses of arbitrary initial shape, and the intensity profile of such a similariton tends to a parabolic shape at its central energy-carrying part independently of the initial pulse. The spectral bandwidth of nonlinear-dispersive similariton is practically identical to the spectral bandwidth of the preceding flattop pulse. The spectral phase of flattop pulse is parabolic at the central energy-carrying part of the spectrum with a coefficient, which, as in the case of similariton, is defined only by the dispersion and length of the fiber. It is shown that the initial pulse power determines the spectral bandwidth and, for a given fiber length, the duration of nonlinear-dispersive simi- lariton. A new method for the complete characterization of femtosecond pulses based on spectral interferometry is proposed and experimentally demonstrated, in which a nonlinear-dispersive similariton shaped from a part of the signal pulse is used as a reference pulse. It is shown that the nonlinear-dispersive similariton can be used as a reference pulse in the method of spectrotemporal imaging. It is also shown that the "rectangular" pulse preceding the similariton shaping can be used as a reference pulse in this method. Through a comparative study of the methods of spectral interferometry and spectrotemporal imaging using the nonlinear-dispersive similariton as a reference pulse shaped from a part of the signal pulse it is demonstrated the mutual agreement and high precision of the methods under consideration. A similariton with a spectral bandwidth of 50 THz is generated and completely char-acterized by measuring its phase (chirp), using the technique of frequency tuning and spectral compression. It is shown that the phase of broadband nonlinear-dispersive similariton is also defined only by the dispersion of the fiber and is identical to the phase induced during the pure dispersive propagation of the pulse.

    Item Type: Thesis (Doctor of Sciences)
    Additional Information: Ոչ գծային-դիսպերսիոն սիսիլարիտոնները և նրանց կիրառությունները գերարագ օպտիկայում:
    Uncontrolled Keywords: Եսայան Գարեգին Լևոնի, Yesayan G.
    Subjects: Physics
    Divisions: UNSPECIFIED
    Depositing User: NLA Circ. Dpt.
    Date Deposited: 06 May 2017 10:07
    Last Modified: 06 May 2017 10:07
    URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/4616

    Actions (login required)

    View Item