Эволюция временных и спектральных последовательностей импульсов для излучения с сильной фазовой модуляцией в усиливающих волоконных каскадах

Ссылка для цитирования:

Абрамов А.С., Миронов П.П., Лапин В.А. Эволюция временных и спектральных последовательностей импульсов для излучения с сильной фазовой модуляцией в усиливающих волоконных каскадах // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 7. С. 21–31. DOI: 10.17586/1023-5086-2026-93-07-21-31

Abramov A.S., Mironov P.P., Lapin V.A. Evolution of temporal and spectral pulse sequences for radiation with strong phase modulation in amplifying fiber cascades [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 7. P. 21–31. DOI: 10.17586/1023-5086-2026-93-07-21-31

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Динамика сильномодулированных по фазе волновых пакетов в каскадных волоконных схемах, содержащих широкополосный усилитель. Цель работы. Получение качественных высокочастотных последовательностей ультракоротких лазерных импульсов с широким линейчатым спектром. Метод. Численные оценки при моделировании уравнения распространения проведены в рамках метода расщепления переменных по физическим факторам. Исследованы особенности генерации ультракоротких импульсов с субтерагерцовой частотой повторения и их линейчатых спектров из сильномодулированного по фазе излучения от задающего генератора. Динамика излучения рассматривалась в каскадных волоконных схемах, состоящих из широкополосного волоконного усилителя и одномодового волокна с аномальной дисперсией групповых скоростей. Основные результаты. Выявлено влияние приобретенной в задающем генераторе фазовой модуляции на качество генерируемых импульсных последовательностей и их спектров. Показано, что при использовании волокна с убывающим профилем дисперсии в качестве финального участка волоконного каскада возможно дополнительное повышение качества генерируемых импульсов. Практическая значимость. Предлагаемые каскадные волоконные схемы могут быть использованы в качестве полностью волоконных систем генерации широкополосных оптических гребней — комб-генераторов.

Ключевые слова:

модуляционная неустойчивость, фазовая модуляция, ультракороткие импульсы, оптическая гребенка

Благодарность:

работа выполнена в рамках гос. задания (FEUF-2026-0005).

Коды OCIS: 060.5060, 140.3510

Список источников:

1. Närhi M., Wetzel B., Billet C., et al. Real-time measurements of spontaneous breathers and rogue wave events in optical fibre modulation instability // Nature Commun. 2016. V. 7. № 1. P. 1–9. DOI: 10.1038/ncomms13675

2. Паняев И.С., Столяров Д.А., Сысолятин А.А. и др. Генерация последовательностей высокочастотных импульсов в волокне с убывающей по длине дисперсией. Использование экспериментальных результатов для метрологии неоднородных по длине волокон // Квант. электрон. 2021 Т. 51. № 5. С. 427–432. DOI: 10.1070/QEL17549

Panyaev I.S., Stoliarov D.A., Sysoliatin A.A., et al. High-frequency pulse train generation in dispersion-decreasing fibre: Using experimental data for the metrology of longitudinally nonuniform fibre // Quant. Electron. 2021. V. 51. № 5. P. 427–433. DOI: 10.1070/QEL17549

3. Kivshar Yu.S., Agrawal G.P. Optical solitons: From fibers to photonic crystals. Academic Press, 2003. 540 p.

4. Agrawal G.P. Nonlinear fiber optics. Academic Press, 2013. 529 p.

5. Sumetsky M. Progress in quantum electronics // Optical Bottle Microresonators. 2019. V. 64. DOI: 10.1016/j.pquantelec.2019.04.001

6. Kolesnikova A.A., Vatnik I. Theory of nonlinear whispering-gallery-mode dynamics in surface nanoscale axial photonics microresonators // Phys. Rev. A. 2023. V. 108. P. 033506. DOI: 10.1103/PhysRevA.108.033506

7. Yorst Y. Ultra wideband MHz to THz plasmonic EO modulator // Optica. 2025. V. 12. № 3. DOI: 10.1364/OPTICA.544016

8. Абрамов А.С., Золотовский И.О., Коробко Д.А. и др. Генерация и динамика волновых пакетов с большой глубиной фазовой модуляции // Квант. электрон. 2022. Т. 52. № 5. С. 459–464. DOI: 10.1070/QEL18043

Abramov A.S., Zolotovskii I.O., Korobko D.A., et al. Generation and dynamics of wave packets with a large phase modulation depth // Quant. Electron. 2022. V. 52. № 5. P. 459–464. DOI: 10.1070/QEL18043

9. Abramov A.S., Zolotovskii I.O., Kamynin V.A., et al. Generation of subpicosecond pulse trains in fiber cascades comprising a cylindrical waveguide with propagating refractive index wave // Photonics. 2021. V. 8. № 11. P. 484. DOI: 10.3390/photonics8110484

10. Zolotovskii I.O., Korobko D.A., Lapin V.A., et al. Generation of ultrashort laser pulses through a resonant interaction of quasi-continuous wave packet with running refractive index wave // JOSA. B. 2019. V. 36. P. 2877. DOI: 10.1364/JOSAB.36.002877

11. Золотовский И.О., Коробко Д.А., Лапин В.А. и др. Генерация субпикосекундных импульсов в результате развития модуляционной неустойчивости волновых пакетов типа мод шепчущей галереи в световоде с бегущей волной показателя преломления // Квант. электрон. 2018. Т. 48. № 9. С. 818–822. DOI: 10.1070/QEL16734

Zolotovskii I.O., Korobko D.A., Lapin V.A., et al. Generation of subpicosecond pulses due to the development of modulation instability of whispering-gallery-mode wave packets in an optical waveguide with a travelling refractive-index wave // Quant. Electron. 2018. V. 48. P. 818. DOI: 10.1070/QEL16734

12. Krakowski M., Sobon G. Gain managed nonlinear amplification in an erbium doped fiber // Opt. Exp. 2024. V. 32. № 27. DOI: 10.1364/OE.543377

13. Murata H., Yokohashi H. 80-GHz band electro-optic modulator using antenna-coupled electrode and LiNbO₃ film stacked on low-k substrate for millimeter-wave radar system // Opt. Fiber Comm. Conf. (OFC). 2020. OSA Technical Digest (Optica Publishing Group, 2020). P. Th2A.40. DOI: 10.1364/OFC.2020.Th2A.40

14. Siegman A.E., Kuizenga D.J. Active mode-coupling phenomena in pulsed and continuous lasers // Opt. Quant. Electron. 1974. V. 6. P. 43. DOI: 10.1007/BF01421989

15. Mahboub M., Zendagui T. Numerical simulation of femtosecond pulse propagation in photonic crystal fibers comparative study of the S-SSFM and RK 4IP // Appl. Math. Sci. 2012. V. 6. P. 117.

16. Kippenberg T.J., Holzwarth R., Diddams S.A. Microresonator-based optical frequency combs // Science. 2011. V. 332. № 6029. P. 555–559. DOI: 10.1126/science.1193968

17. Трикшев А.И., Камынин В.А., Цветков В.Б. и др. Пассивная гармоническая синхронизация мод в эрбиевом волоконном лазере // Квант. электрон. 2018. Т. 48. № 12. С. 1109. DOI: 10.1070/QEL16839

Trikshev A.I., Kamynin V.A., Tsvetkov V.B., et al. Passive harmonic mode-locking in an erbium-doped fibre laser // Quant. Electron. 2018. V. 48. № 12. P. 1109. DOI: 10.1070/QEL16839

18. Рибенек В.А., Золотовский И.О., Итрин П.А. и др. Волоконный лазер с гармонической синхронизацией мод: cтабилизация и контроль частоты следования импульсов при помощи узкополосной компоненты в спектре // Квант. электрон. 2022. Т. 52. № 7. С. 604–609. DOI: 10.3103/S1068335625600172

Ribenek V.A., Zolotovskii I.O., Itrin P.A., et al. Harmonic mode-locked fiber laser: Pulse repetition rate stabilization and control using a narrowband component in the spectrum // Bull. Lebedev Phys. Institute. 2025. V. 52. Iss. suppl. 1. P. S18–S26. DOI: 10.3103/S1068335625600172

19. Li X., Zou W., Chen J. Passive harmonic hybrid mode-locked fiber laser with extremely broad spectrum // Opt. Exp. 2015. V. 23. № 16. P. 21424–21433. DOI: 10.1364/OE.23.021424