Фазочувствительное усиление оптического сигнала в боковых полосах модуляционной неустойчивости при одночастотной накачке

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Модуляционная неустойчивость является распространенным явлением в физике нелинейных волн. Данный эффект проявляется в виде экспоненциального роста малых гармонических возмущений вокруг несущей частоты волнового пакета. Для возникновения модуляционной неустойчивости необходимо наличие кубической нелинейности и аномальной дисперсии групповой скорости. В оптических волокнах с периодическим изменением дисперсии модуляционная неустойчивость может возникать как в режиме аномальной, так и нормальной дисперсии. В статье рассмотрен процесс модуляционной неустойчивости при взаимодействии сигнальной волны, холостой волны и мощной волны накачки. Модуляция дисперсии приводит к возникновению резонансных полос усиления. Их положение определяется периодом модуляции дисперсии. На основе численного решения укороченных волновых уравнений авторами статьи показано, что фазочувствительное усиление может наблюдаться в боковых полосах модуляционной неустойчивости. Параметрический коэффициент усиления зависит как от фаз взаимодействующих волн, так и от фазы модуляции дисперсии. В зависимости от соотношения между фазами реализуется либо режим усиления, либо режим ослабления сигнальной волны. Такой эффект позволяет управлять положением частотных полос ослабления сигнала в пределах одной полосы модуляционной неустойчивости. Показано, что использование оптических волокон со сложным профилем модуляции дисперсии позволяет формировать широкую полосу усиления. В качестве примера рассмотрено волокно с модуляцией диаметра, определяемой суперпозицией трех синусоид с различной амплитудой, фазой и периодом модуляции. Показано, что в пределах одной полосы усиления возможно возникновение нескольких узких полос ослабления сигнала. Положение полос ослабления сигнала определяется фазами взаимодействующих волн.

Об авторах

Андрей Иванович Конюхов

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Леонид Аркадьевич Мельников

Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А.

410054, Саратов, ул. Политехническая, 77

Список литературы

  1. Huang J. Parametric amplifiers in optical communication systems: From fundamentals to applications // Optical amplifiers – a few different dimensions / ed. P. K. Choudhury. Rijeka : Intech Open, 2018. P. 39–65. https://doi.org/10.5772/intechopen.73696
  2. Tong Z., Lundstrom C., Andrekson P. A., Karlsson M., Bogris A. Ultralow noise, broadband phase-sensitive optical amplifiers, and their applications // IEEE J. of Selec. Top. in Quant. Electron. 2012. Vol. 18, iss. 2. P. 1016–1032. https://doi.org/10.1109/JSTQE.2011.2136330
  3. Lundstrom C., Corcoran B., Karlsson M., Andrekson P. A. Phase and amplitude characteristics of a phase-sensitive amplifier operating in gain saturation // Opt. Express. 2012. Vol. 20, iss. 19. P. 21400–21412. https://doi.org/10.1364/OE.20.021400
  4. Takanashi N., Inoue A., Kashiwazaki T., Kazama T., Enbutsu K., Kasahara R., Umeki T., Furusawa A. All-optical phase-sensitive detection for ultra-fast quantum computation // Opt. Express. 2020. Vol. 28, iss. 23. P. 34916–34926. https://doi.org/10.1364/OE.405832
  5. Marhic M. E., Andrekson P. A., Petropoulos P., Radic S., Peucheret C., Jazayerifar M. Fiber optical parametric amplifiers in optical communication systems // Laser & Photonics Reviews. 2014. Vol. 9. P. 50–74. https://doi.org/10.1002/lpor.201400087
  6. McKinstrie C. J., Radic S. Phase-sensitive amplification in a fiber // Opt. Express. 2004. Vol. 12, iss. 20. P. 4973–4979. https://doi.org/10.1364/OPEX.12.004973
  7. Agrawal G. P. Nonlinear fiber optics. 5th ed. Oxford : Academic Press, 2013. 648 p.
  8. Smith N. J., Doran N. J. Modulational instabilities in fibers with periodic dispersion management // Opt. Lett. 1996. Vol. 21, iss. 8. P. 570–572. https://doi.org/10.1364/OL.21.000570
  9. Droques M., Kudlinski A., Bouwmans G., Martinelli G., Mussot A. Dynamics of the modulation instability spectrum in optical fibers with oscillating dispersion // Phys. Rev. A. 2013. Vol. 87, iss. 1. P. 013813-7. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.87.013813
  10. Feng F., Sysoliatin A., Chembo Y. K., Fatome J., Wabnitz S., Finot C. Wavelength conversion and temporal compression of pulse train using dispersion oscillating fibre // Electronics Letters. 2014. Vol. 50, iss. 10. P. 768–770. https://doi.org/10.1049/el.2014.0627
  11. Mussot A., Conforti M., Trillo S., Copie F., Kudlinski A. Modulation instability in dispersion oscillating fibers // Adv. Opt. Photon. 2018. Vol. 10, iss. 1. P. 1–42. https://doi.org/10.1364/AOP.10.000001
  12. Finot C., Fatome J., Sysoliatin A., Kosolapov A., Wabnitz S. Competing four-wave mixing processes in dispersion oscillating telecom fiber // Opt. Lett. 2013. Vol. 38, iss. 24. P. 5361–5364. https://doi.org/10.1364/OL.38.005361
  13. Cappellini G., Trillo S. Third-order three-wave mixing in single-mode fibers: Exact solutions and spatial instability effects // J. Opt. Soc. Am. B. 1991. Vol. 8, iss. 4. P. 824–838. https://doi.org/10.1364/JOSAB.8.000824
  14. Sysoliatin A. A., Gochelashvili K. S., Konyukhov A. I., Melnikov L. A., Stasyuk V. A. All-optical fiber soliton processing using dispersion oscillating fiber // Laser Phys. Lett. 2020. Vol. 17. Article number 065105. P. 1–9. https://doi.org/10.1088/1612-202X/ab8472
  15. Sysoliatin A., Senatorov A., Konyukhov A., Melnikov L., Stasyuk V. Soliton fission management by dispersion oscillating fiber // Opt. Express. 2008. Vol. 15, iss. 25. P. 16302–16307. https://doi.org/10.1364/OE.15.016302
  16. Fourcade-Dutin C., Bassery Q., Bigourd D., Bendahmane A., Kudlinski A., Douay M., Mussot A. 12 THz flat gain fiber optical parametric amplifiers with dispersion varying fibers // Opt. Express. 2015. Vol. 23, iss. 8. P. 10103–10110. https://doi.org/10.1364/OE.23.010103

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

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».