НЕЛИНЕЙНАЯ ДИНАМИКА ДЛИННОГО БЕЗЗЕРКАЛЬНОГО ВОЛОКОННОГО ВКР-ЛАЗЕРА∗

Предложена расчетная модель волоконного длинного ВКР-лазера. Модель основана на уравнениях, описывающих эффекты распространения волн накачки и стоксовых волн, линейную связь распространяющихся во встречных направлениях волн, возникающую из-за рассеяния, и нелинейное их взаимодействие. Вывод уравнений для медленно-изменяющихся огибающих световых импульсов основан на разложениях по пространственным гармоникам, в отличие от обычно используемых спектральных разложений по монохроматическим волнам, что позволяет избежать двухточечных граничных условий в численной схеме, основанной на Courant–Izaacson–Rees методе. Данная численная схема использована при моделировании пространственно-временной динамики световых импульсов в длинном волоконном ВКР-лазере стоячей волны в отсутствие отражений от выходных торцов оптического волокна. Показано, что особенности динамики связаны с неустойчивостью режима генерации стоксовых волн, распространяющихся в направлении накачки, относительно возникновения встречных стоксовых волн, и распространением встречных импульсов со скоростью, превышающей групповую скорость волн в оптическом волокне.

Литература

1. ChurkinD., El-Taher A., Vatnik I., Ania-Castaсуn J., Harper P., Podivilov E., Babin S., and Turitsyn S. Experimental and theoretical study of longitudinal power distribution in a random DFB fiber laser // Opt. Express. 2012. Vol. 20. P. 11178.

2. TuritsynS.K., Ania-Castan ̃on J.D., Babin S.A., Karalekas V., Harper P., Churkin D.,  ́ Kablukov S.I., El-Taher A.E., Podivilov E.V., and Mezentsev V.K. 270-km ultralong Raman fiber laser // Phys. Rev. Lett. 2009. Vol. 103. P. 133901.

3. Turitsyn S.K., Babin S.A., El-Taher A.E., Harper P., Churkin D.V., Kablukov S.I., Ania-Castanon J.D., Karalekas V., and Podivilov E.V. // Random distributed feedback fibre laser // Nature Photonics. 2010. Vol. 4. P. 231.

4. Turitsyn S.K., Babin S.A., Churkin D.V., Vatnik I.D., Nikulin M., Podivilov E.V. Random distributed feedback fibre lasers // Physics Reports. 2014. Vol. 542. P. 133.

5. Press W.H., Teukolsky S.A., Vetterling W.T., and Flannery B.P. The art of scientific computing. Numerical Recipes 3-d edition. New York: Cambridge University Press, 2007.

6. Burgoyne B., Godbout N., and Lacroix S. Transient regime in a nth-order cascaded CW Raman fiber laser // Opt. Express. 2004. Vol. 12. P. 1019.

7. Suret P., Joly N.Y., Melin G., and Randoux S.  ́ Self-oscillations in a cascaded Raman laser made with a highly nonlinear photonic crystal fiber // Opt. Express. 2008. Vol. 16. P. 11237.

8. Courant R., Isaacson E., and Rees M. On the solution of nonlinear hyperbolic differential equations by finite differences // Communications on Pure and Applied Mathematics. 1952. Vol. 5(3). P. 243.

9. Snyder A., Love J. Optical waveguide theory. Chapman and Hall, 1983.

10. Agraval G.P. Nonlinear Fiber Optics. Academic Press, 2007.

11. Johnson R.V. and Marburger J.H. Relaxation oscillation in stimulated Raman and Brillouin scattering // Phys. Rev. 1971. Vol. 4. P. 1175.

Статус: 
одобрено к публикации
Краткое содержание (PDF):