Supercontinuum Işık Kaynağı üzerindeki Fiber Nonlinearitelerin Etkisi

Giriş: Supercontinuum Kaynaklarında Fiber Nonlinearitelerin Rolü

Supercontinuum ışık kaynakları modern fotoniklerde vazgeçilmez hale geldi, geniş, konherent spektrumu ultraviyole'den orta ölçekli bir telekomünikasyona kadar uzanan geniş çaplı bir optik koherensiyonun sürekliliği sağlamak için yeteneği, bir tek bir kirişin spektroskopi, spektrumu genişleten yüksek kapasiteli bir telekomünikasyon.

Supercontinuum nesli kalbinde, pompa nabızı ile fiber'nin malzeme ve dalga kılavuz özellikleri arasındaki etkileşimi yalanlar. Kerr etkisi, uyarılı saçlar ve dört dalga her bir katkıyı tamamıyla genişletir, ancak aynı zamanda gürültüyü ve pullamayı da sağlar.Bu makale, süperkontinuum özellikleri üzerindeki etkisi, süperkontinuyum özellikleri ve optimize edilmiş performans için kullanılan stratejileri sunar.

Fiber Nonlinearitelerin Temelleri

Optik fiberler, bir propagating pulunun elektrik alanının, alana sıkı olmayan bir şekilde lineer olmayan bir tepkiye yol açmadığı zaman doğrusal olmayan davranışlar sergilemektedir.Bu nonlinear kutupizasyon, fiberin ev sahibine göre sınıflandırılabilir.Bu nonlineerr) nonlinearities and inelastic saçlama süreçleri arasındaki farklar.Bu etkilerin büyüklüğü, güç, nabız süresi, dağıtım, ve son derece yüksek çözünürlük gibi parametrelere bağlıdır.

Kerr Etkisi ve Kendi kendine Güven

Kerr etkisi, üçüncü sıra dışılık, lif malzemeninin anlık yoğunluğu ile değişebilir.En doğrudan sonuç, DÜŞÜNCÜSİ:0) Kendi kendine özgü modülasyon (SPM)[DÜye Olmayan bir zaman bağımsız bir faz değişimine yol açan yeni frekanslar üretmektir.Bu frekans chirp, pompa dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalga dalgalarını genişletir.

Four-Wave Mix

Dört dalga karıştırılması (FWM) iki pompa fotonlarının bir sinyal oluşturmak için yok edilmesi ve boş bir foton (iki aynı pompa foton) veya süper iletken olmayan bir şekilde, FWM transferleri yeni dalgalardaki yan yana transferleri başarıyla güçlendirilir - FWM'nin sıfırlanmış olması için boşlukları doldurabilir.

Stimated Raman Scattering

[FONT:0]Stimated Raman saçılma (SRS)[Dönetici:0)[SRS)[Dönemli bir pompa fotoğrafının Stokes foton ve moleküler bir titreşim (telefonun) için enerji kaybettiği, süreklilikteki ısınmış ısınmış ısınmış ısınmış bir ısınmış ısıtımının ısıtılması için önemli ölçüde kazanır.

Modulation Instability

[FONT=0]Modulation istikrarsızlık (MI)), Solitonların oluşumunda meydana gelen ve uzun puls veya CT lazerlerin kullanıldığı ilk süpernovatif bir makineyi genişleten karakteristik yan bantları, pompanın etrafında simetrik ve dağıtım yapan bir şekilde genişletilebilir. MItratatif bir şekilde sabitlenmiş ve genellikle uzun pulsiyon veya 2.5Cumartesi için etkili bir şekilde genişletilebilir.

Supercontinuum Özellikleri Üzerine Olmayanların Etkisi

Bu doğrusal olmayan etkilerin dengesi, yeraltı genişliğini, düzlüğü, tutarlılığı ve bu özelliklerin geçici istikrarının kaynağına nasıl uyardığını belirler. Örneğin, frekans komünoloji yüksek tutarlılığı ve pürüzsüz bir zarf gerektirir, spektroskopu aşırı bant genişliği için dövize katlanabilir.

Spetral Mechanisms

Süper bir kontratinültede genişleyen bir şey nadiren tek bir işlem sonucudur. Tipik olarak, bir pul başlangıçta SPM aracılığıyla genişletilir; o zaman, anormal pompalar ile birlikte radyasyon üretir ve hatta etkili bant genişliğine bağlı olarak, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bir şekilde yapılır.

Coherence ve Gürültü

Coherence belki de birçok uygulama için en kritik özelliktir.Bir süpercontinuum'un ortak noktası, gürültüyü, özellikle de SRS ve MI. pompanın erken aşamalarında, kuantum gürültüyü, betonu kullanarak daha kısa sürede azaltıcı bir şekilde yükseltilebilir.

Fiber Nonlinearities For Optimized Supercontinuum için Stratejileri Yönetmek

Tek bir fiber tasarım veya işletim koşulu tüm süpercontinuum uygulamaları için en uygun değildir. Mühendisler ve araştırmacılar fiber mühendisliği, pul şekillendirme ve parametre seçiminin kombinasyonlarını kullanarak zararlı olmayanları kullanmak için uygun değildir.

Fiber Dispersion Engineering

Fiber'in dağıtım profili, bir ZDW ile 800 nm pompalı bir şekilde monte edilir: Normal ve anormal bir dağılımın sınırının yakınında, alternatif olarak, pompa ve sinyal bantlarının yanı sıra, yüksek çözünürlükte bulunan bir PCF'ye sahiptir.

Pompa Wavelong ve Power Management

Fiber'in ZDW'ye göre pompa dalga dalga dalgasını seçin. Normal dağıtım bölgesinde pompalanma ( ⁇ :0) ZDW) bu kadarliton dinamikleri ve daha geniş bant genişliğini kullanarak, ancak yüksek çözünürlükte pompa gücü ayarlanabilir; çok yüksek ve aşırı doğrusal olmayanlık, nötraliteler, rogue dalgaları veya hasarlara neden olur. Power management kutupizasyon-main-kanıklığı azaltmak için yüzeyler kullanarak tamamlanabilir.

Pulse Duration and Shape

Pulse süresi, doğrusal olmayan etkileşimi derinden etkiler. Femtosaniye pulları (yüz fs) kısa mesafeler üzerinde etkileşime girer (~cm) ve yüksek oranda tutarlı süpercontinuum ile birlikte, çok geniş spektrumlu pul pulslar (1-10 ps) MI-dom'un kısaltılmış dinamikleri genişleterek, genellikle koherensleri azaltamaz. Nanosan veya sürekli dalga pompası, MI ve SRS'ye çok geniş spektrumlar üretir.

Alternatif Fiber Tipleri ve Mimarileri

Standart silik PCF'lerin ötesinde, diğer malzemeler ve fiber geometriler, orta büyüklükteki manzaralara da sahiptir (>5 μm) ancak yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüksek çözünürlükte bulunan yüzeylere sahiptir.[Dönemli fiberler için).

C ⁇ Optimizasyon ve Geri Bildirim Kontrolü

Modern süpercontinuum tasarımı giderek sayısal simülasyonlara göre, genelleştirilmiş doğrusal olmayan Schrödinger denklemi (GNL) kullanarak, belirli bir fiber ve pompa yapılandırması için çıktı spektrumunu ve tutarlılığı tahmin edebilir. Araştırmacılar daha sonra pompa gücü veya pulbi şekli, belirli ölçümlere dayanan ölçümlere dayanan gerçek zamanlı olarak ayarlanabilir ve çevresel perturbasyon hedeflerine karşı çıktıları da hesaplamak için makine öğrenimi kullanabilir.

Uygulamaları ve onların doğrusal olmayanlığı Gereksinimleri

Farklı uygulamalar süpercontinuum kaynağında çok farklı talepler meydana gelir, bu da doğrusal olmayan bozulmanın kabul edilebilir seviyesini diktir.

Spectroskop ve Metroloji

Metabolizma ve floresan spektroskopi için, düz ve istikrarlı bir ⁇ yoğunluğu genellikle aşırı bant genişliğinden daha önemlidir. VEi fiberler doğal bir seçimdir, çünkü minimum gürültü ile uyumlu bir spektrum sağlar. FrekansUzoskopi:0.

Optik Coherence Tomography (OCT)

OCT, yüksek eksenli karar elde etmek için düşük zamansal bir kaynak gerektirir, ancak aynı zamanda yüksek uzaysal koherens for kiriş collimasyon için uygundur. / veya fiberler veya yüksek çözünürlükte 200 nm'yi aşan bant genişliği ile pompalanır. ancak, zayıf koherens-i.

Telekomünikasyon

Optik iletişimde, süpercontinuum kaynakları, SRS gibi çok uzun olmayan kaynaklar, spektrumda güç eğimine neden olabilir ve FWM'nin bileşenli elyaflar ve optimize edilmiş pompa programları için bu etkileri yönetebilmek önemlidir.

Görüntüleme ve Mikroscopy

Geniş bant süpercontinuum kaynakları çok foton mikroskobu ve pompa-probe spektroskopi olarak kullanılır. Bu uygulamalar, ayar aralığındaki eski baskı dalgalarını ayarlama yeteneğinden yararlanır. Coherence, görüntüleme modundan daha az kritiktir - SPM ve FWM gibi dışsal olmayan etkiler iki sesten daha hassastır.

Future Yol ve Gelişen Meydanlar

Süpercontinuum kaynakları daha yaygın hale geldikçe, araştırma, on volt rejime kadar uzanan sınırları zorluyor. Anahtar eğilimler spektrumu vakum UV ve derin orta ölçekli, optik uygulamaları için zamansal tutarlılığı artırmak ve ölçeklendirme güçlerini her türlü yönlerden yeni doğrusal olmayan zorluklar getiriyor.

Roman Fiber Malzemeler ve Yapılar

Yüksek üçüncü sıra dışı olmayan malzemeler, silikon nitrit (Si3N4) ve koralcogenide gözlükleri ile ilgili olarak, düşük fiyatlı betonlu yüzeylere vaat eden malzemeler genellikle daha yüksek iki foton absorpsiyonuna sahiptir (TPA) ve ücretsiz-carrier kayıplar, yeni nonlinen kısıtlamaları ile birlikte, silikon nitrit dalga kılavuzları ile dolu son iş, lazerlerin orta pompalanmış spektralize edicileri ile neredeyse orta derecede sabit bir şekilde sabitlenmiş olan yüzeysel olmayan teleskoplar ile sürekli düzelmemektedir.

Optimal Tasarım için Makine Öğrenme

İstenilen bir spektrum için fiberler ve pompa parametreleri tasarlayın, yüksek boyutlu, doğrusal olmayan optimizasyon problemini keşfedin. Makine öğrenme yöntemleri -özellikle derin sinir ağları ve Bayesian optimizasyon - temel nonlinear fiziğinde belirsizliği tersine çevirmek için kullanılır.Bu araçlar parametre uzaylarını çok daha iyi anlamış olabilir.

Yüksek Güç ve Ultrafast Supercontinuum

Yüksek ortalama güçlere (W ve üstü) süper güç kaynakları, malzeme işleme ve LIDAR gibi endüstriyel uygulamalar için gereklidir. Yüksek güç kullanımı, SBS ve nonlinear absorpsiyon gibi, fiber olmayan bir birikimi korumak için birkaç-kırıklıklı yağdırıcı yöntemlere zarar verebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Fiber doğrusal olmayanlar hem de süperkontinuum neslindeki birincil sınırlamadır. Kendi kendine özgü modulation, dört dalga karıştırıyor, Raman saçılma ve bu kaynakların olağanüstü susuzluğuna katkıda bulunma yeteneği, ancak aynı zamanda istenen ticaret-dönüşümlülüğün ortaya çıkmasını sağlarlar ve yeni malzemeler için, fiber geometriler ve hesaplama araçları için yol, yüksek çözünürlükte olan dinamikleri geliştirmek için, ancak yüksek çözünürlükte olan dinamikleri geliştirmek için gerekli olan bilgileri geliştirmek için gerekli olan bilgileri sağlar.