Phương pháp sinh siêu liên tục trải rộng quãng tám với công suất cao dựa trên hiệu ứng tán xạ Raman trong sợi quang đa mode chỉ số phân bố
Tóm tắt
Trong bài báo này, chúng tôi báo cáo một phương pháp mới để tạo ra siêu liên tục với mức công suất nhiều watt, trải rộng quãng tám, có phổ phẳng, bắt nguồn từ hiệu ứng tán xạ Raman nối tiếp trong các sợi quang đa mode có chỉ số phân bố. Động lực hình thành siêu liên tục được nghiên cứu bằng cách khảo sát ảnh hưởng của chiều dài sợi và kích thước lõi. Khả năng xử lý công suất cao của các sợi quang đa mode có chỉ số phân bố được chứng minh qua các thí nghiệm mở rộng công suất. Tần số lặp lại xung bơm được mở rộng từ kHz lên MHz trong khi công suất đỉnh của xung bơm giữ nguyên và ~4 W siêu liên tục đạt được với tần số lặp lại bơm 2 MHz. Đến thời điểm hiện tại, đây là nguồn siêu liên tục có công suất trung bình và tần số lặp lại cao nhất đã được báo cáo dựa trên sợi silicat đa mode có chỉ số phân bố. Các thuộc tính không gian của siêu liên tục được tạo ra được đo và các profile chùm tia tương tự Gauss được thu được cho các dải bước sóng khác nhau. Các mô phỏng số được thực hiện để điều tra chi tiết động lực phi tuyến cơ bản và phù hợp tốt với các quan sát thực nghiệm.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Dudley, J. M. & Taylor, J. R. Supercontinuum generation in optical fibers (Cambridge University Press, 2010).
Birks, T. A., Knight, J. C. & Russell, P. S. J. Endlessly single-mode photonic crystal fiber. Opt. letters 22, 961–963 (1997).
Liu, Z., Wright, L. G., Christodoulides, D. N. & Wise, F. W. Kerr self-cleaning of femtosecond-pulsed beams in graded-index multimode fiber. Opt. letters 41, 3675–3678 (2016).
Renninger, W. & Wise, F. Optical solitons in graded-index multimode fibres. Nat. communications 4, 1719–1719 (2013).
Wright, L. G., Wabnitz, S., Christodoulides, D. N. & Wise, F. W. Ultrabroadband dispersive radiation by spatiotemporal oscillation of multimode waves. Phys. review letters 115, 223902 (2015).
Longhi, S. Modulational instability and space time dynamics in nonlinear parabolic-index optical fibers. Opt. letters 28, 2363–2365 (2003).
Krupa, K. et al. Observation of geometric parametric instability induced by the periodic spatial self-imaging of multimode waves. Phys. review letters 116, 183901 (2016).
Wright, L. G. et al. Self-organized instability in graded-index multimode fibres. Nat. Photonics 10, 771–776 (2016).
Teğin, U. & Ortaç, B. Spatiotemporal instability of femtosecond pulses in graded-index multimode fibers. IEEE Photonics Technol. Lett. 29, 2195–2198 (2017).
Nazemosadat, E., Pourbeyram, H. & Mafi, A. Phase matching for spontaneous frequency conversion via four-wave mixing in graded-index multimode optical fibers. JOSA B 33, 144–150 (2016).
Chiang, K. S. Stimulated raman scattering in a multimode optical fiber: evolution of modes in stokes waves. Opt. letters 17, 352–354 (1992).
Pourbeyram, H., Agrawal, G. P. & Mafi, A. Stimulated raman scattering cascade spanning the wavelength range of 523 to 1750 nm using a graded-index multimode optical fiber. Appl. Phys. Lett. 102, 201107 (2013).
Lopez-Galmiche, G. et al. Visible supercontinuum generation in a graded index multimode fiber pumped at 1064 nm. Opt. letters 41, 2553–2556 (2016).
Krupa, K. et al. Spatiotemporal characterization of supercontinuum extending from the visible to the mid-infrared in a multimode graded-index optical fiber. Opt. letters 41, 5785–5788 (2016).
Ortaç, B. et al. 90-fs stretched-pulse ytterbium-doped double-clad fiber laser. Opt. letters 28, 1305–1307 (2003).
Demas, J., Rishoj, L., Liu, X., Prabhakar, G. & Ramachandran, S. High-power, wavelength-tunable nir all-fiber lasers via intermodal four-wave mixing. In CLEO: Applications and Technology, JTh5A–8 (Optical Society of America, 2017).
Golovchenko, E., Mamyshev, P. V., Pilipetskii, A. N. & Dianov, E. Mutual influence of the parametric effects and stimulated raman scattering in optical fibers. IEEE J. Quantum Electron. 26, 1815–1820 (1990).
Vanholsbeeck, F., Emplit, P. & Coen, S. Complete experimental characterization of the influence of parametric four-wave mixing on stimulated raman gain. Opt. letters 28, 1960–1962 (2003).
Dudley, J. M., Genty, G. & Coen, S. Supercontinuum generation in photonic crystal fiber. Rev. modern physics 78, 1135 (2006).
Coen, S., Wardle, D. A. & Harvey, J. D. Observation of non-phase-matched parametric amplification in resonant nonlinear optics. Phys. review letters 89, 273901 (2002).
Terry, N. B., Alley, T. G. & Russell, T. H. An explanation of srs beam cleanup in graded-index fibers and the absence of srs beam cleanup in step-index fibers. Opt. express 15, 17509–17519 (2007).
Poletti, F. & Horak, P. Dynamics of femtosecond supercontinuum generation in multimode fibers. Opt. express 17, 6134–6147 (2009).
Mafi, A. Pulse propagation in a short nonlinear graded-index multimode optical fiber. J. Light. Technol. 30, 2803–2811 (2012).
Conforti, M., Arabi, C. M., Mussot, A. & Kudlinski, A. Fast and accurate modeling of nonlinear pulse propagation in graded-index multimode fibers. Opt. Lett. 42, 4004–4007 (2017).
Hult, J. A fourth-order runge–kutta in the interaction picture method for simulating supercontinuum generation in optical fibers. J. Light. Technol. 25, 3770–3775 (2007).
Şenel, Ç. 33 Femtosecond Yb-doped optical frequency comb for frequency metrology applications. Master’s thesis, Bilkent University (2013).
Stolen, R. H., Gordon, J. P., Tomlinson, W. & Haus, H. A. Raman response function of silica-core fibers. JOSA B 6, 1159–1166 (1989).