Generation of Short Pulses by Filtering Phase-Modulated CW Laser Radiation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A method for generating short pulses with a high repetition rate is proposed. It is based on periodic modulation of the radiation phase of a CW laser and subsequent filtering through a narrow-band frequency filter. At the output of the filter, a sequence of short pulses is generated with a period equal to half the modulation period. In the case of a resonant filter using atoms, ions or molecules with a narrow absorption line, the appearance of pulses can be explained by constructive interference of the incident radiation with radiation coherently scattered by resonant particles. An alternative explanation of the pulse generation in the general case, when frequency filters operating on other principles are used, is based on the interference of the spectral components remaining after filtering. The method can be applied for time division multiplexing to transmit digital information through a single channel at high speed. The advantage of the proposed method is the use of phase modulation (not strictly periodic), integrated with frequency filtering to generate pulses and encode information simultaneously in one circuit, while in other known methods, information is introduced into a sequence of regularly generated pulses using additional amplitude modulation.

About the authors

R. N Shakhmuratov

Zavoisky Physical–Technical Institute, FRC Kazan Scientific Center, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: shakhmuratov@mail.ru
420029, Kazan, Russia

References

  1. W. H. Knox, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6, 1273 (2000).
  2. T. J. Kippenberg, A. L. Gaeta, M. Lipson, and M. L. Gorodetsky, Science 361, 567 (2018).
  3. A. L. Gaeta, M. Lipson, and T. J. Kippenberg, Nat. Photonics 13, 158 (2019).
  4. A. M. Weiner, Nat. Photonics 11, 533 (2017).
  5. T. J. Kippenberg, R. Holzwarth, and S. A. Diddams, Science 332, 555 (2011).
  6. N. Yu. Dmitriev, S. N. Koptyaev, A. S. Voloshin, N. M. Kondratiev, K. N. Min'kov, V. E. Lobanov, M. V. Ryabko, S. V. Polonsky, and I. A. Bilenko, Phys. Rev. Appl. 18, 034068 (2022).
  7. P. Marin-Palomo, J. N. Kemal, M. Karpov, A. Kordts, J. Pfei e, M. H. P. Pfei er, P. Trocha, S. Wolf, V. Brasch, M. H. Anderson, R. Rosenberger, K. Vijayan, W. Freude, T. J. Kippenberg, and C. Koos, Nature 546, 274 (2017).
  8. V. Torres-Company, Nature 546, 214 (2017).
  9. N. Akhmediev, A. Ankiewicz, J.-M. Soto-Crespo, and P. Grelu, International Journal of Bifurcation and Chaos 19, 2621 (2009).
  10. K. Saha, Y. Okawachi, B. Shim, J. S. Levy, R. Salem, A. R. Johnson, M. A. Foster, M. R. E. Lamont, M. Lipson, and A. L. Gaeta, Opt. Express. 21, 1335 (2013).
  11. M. Zhang, B. Buscaino, C. Wang, A. Shams-Ansari, C. Reimer, R. Zhu, J. M. Kahn, and M. Lonˇcar, Nature 568, 373 (2019).
  12. E. Podivilov, S. Smirnov, and B. Sturman, JETP Lett. 115, 601 (2022).
  13. T. Otsuji, M. Yaita, T. Nagatsuma, and E. Sano, IEEE J. Sel. Topics in Quan. Electron. 2, 643 (1996).
  14. P. V. Mamyshev, Opt. Lett. 19, 2074 (1994).
  15. V. Torres-Company, J. Lancis, and P. Andr'es, Opt. Express 14, 3171 (2006).
  16. J. E. Bjorkholm, E. H. Turner, and D. B. Pearson, App. Phys. Lett. 26, 564 (1975).
  17. D. Grischkowsky and M. M. Loy, Appll. Phys. Lett. 26, 156 (1975).
  18. T. Kobayashi, H. Yao, K. Amano, Y. Fukushima, A. Morimoto, and T. Sueta, IEEE J. Quantum Electron. 24, 382 (1988).
  19. E. A. Golovchenko, C. R. Menyuk, G. M. Carter, and P. V. Mamyshev, Electron. Lett. 31, 2198 (1995).
  20. D.-S. Kim, M. Arisawa, A. Morimoto, and T. Kobayashi, IEEE J. Sel. Top. Quantum. Electron. 2, 493 (1996).
  21. T. Komukai, T. Yamamoto, and S. Kawanishi, IEEE Photonics Technonol. Lett. 17, 1746 (2005).
  22. R. N. Shakhmuratov, F. G. Vagizov, V. A. Antonov, Y. V. Radeonychev, M. O. Scully, and O. Kocharovskaya, Phys. Rev. A 92, 023836 (2015).
  23. R. N. Shakhmuratov, Phys. Rev. A 95, 033805 (2017).
  24. C. R. Fern'andez-Pousa, R. Maram, and J. Azan'a, Opt. Lett. 42, 2427 (2017).
  25. A. Sheveleva and C. Finot, Microw. Opt. Technol. Lett. 63, 1616 (2021).
  26. R. N. Shakhmuratov, Laser Phys. 32, 105401 (2022).
  27. R. N. Shakhmuratov, Phys. Rev A. 100, 043823 (2019).
  28. R. N. Shakhmuratov, J. Lightwave Techn. 40, 1895 (2022).
  29. P. Helist¨o, I. Tittonen, M. Lippmaa, and T. Katila, Phys. Rev. Lett. 66, 2037 (1991).
  30. R. N. Shakhmuratov, F. Vagizov, and O. Kocharovskaya, Phys. Rev. A 84, 043820 (2011).
  31. R. N. Shakhmuratov, F. G. Vagizov, and O. A. Kocharovskaya, Bull.Russ. Acad. Sci.: Phys. 78, 199 (2014).
  32. R. N. Shakhmuratov, Phys. Rev. A 85, 023827 (2012).
  33. C. C. Kwong, T. Yang, D. Delande, R. Pierrat, and D. Wilkowski, Phys. Rev. Lett. 115, 223601 (2015).
  34. M. D. Crisp, Phys. Rev. A 1, 1604 (1970).
  35. F. J. Lynch, R. E. Holland, and M. Hamermesh, Phys. Rev. 120, 513 (1960).
  36. F. J. Harris, Phys. Rev. 124, 1178 (1961).
  37. V. Gruˇzinskis, J. H. Zhao, P. Shiktorov, and E. Starikov, Material Sciences Forum 297-298, 341 (1999).
  38. T. Mizawa, IMPATT Diodes in Semiconductors and Semimetals Part B, ed. by R. K. Willardson and A. C. Beer, Academic Press, N.Y., NY, USA (1971), v. 7, p. 371.
  39. J. F. Chen, S. Wang, D. Wei, M. M. T. Loy, G. K. L. Wong, and S. Du, Phys. Rev. A 81, 033844 (2010).
  40. J. F. Chen, H. Jeong, L. Feng, M. M. T. Loy, G. K. L. Wong, and S. Du, Phys. Rev. Lett. 104, 223602 (2010).
  41. Z. Jiang, D. E. Leaird, and A. M. Weiner, J. Quantum Electron. 42, 657 (2006).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».