超短パルス非線形光ファイバ伝播解析における緩包絡波近似の破綻に関する研究

超短脉冲非线性光纤传播分析中慢包络波近似失效的研究

基本信息

批准号：
15740231
负责人：
中村真毅
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Ibaraki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

光の非線形伝播解析法として、石英のセルマイヤの式における3つの共鳴周波数を考慮し、かつラマン応答も考慮した時間領域差分法(拡張FDTD法)を考案し、石英ファイバにパルス幅12fsの光パルスを通した実験結果と計算結果を比較した。その結果、従来法のビーム伝搬法(BPM)によるものより、拡張FDTD法による計算結果の方が実験結果に近い結果が得られた。次にチャープがかかった12fsの光パルスファイバ伝搬解析を行い、実験と比較した結果、従来のFDTD法に比べて拡張FDTD法を用いた方が、時間波形について良く一致した。さらに、拡張FDTD法を用いて、緩包絡波近似(SVEA)が破綻しない程度のピーク強度が低いレーザーパルス(ソリトン数N=1)について、正常分散領域と異常分散領域において、非線形伝播計算を行い、異常分散領域においてはFDTD法で直接表現していない自己急峻化の効果も計算結果に現れることを確認した。また、パルス幅を12fs,7fs,4fsと変化させ、SVEAの破綻がどこで起こるかを調べたところ、N=1では、正常分散領域では4fsまでSVEAが破綻せず、異常分散領域は7fsで破綻することが分った。そしてN=2の場合についても同様の計算を行い、N=2では全ての場合についてSVEAの破綻が確認された。最後に、拡張FDTD法を用い、792nm、1072nmの2つの波長の光パルス(パルス幅74fs)の石英ファイバ中での同時伝搬解析を行った。この解析により、FDTD法において誘起位相変調効果が計算結果に現れることが確認された。また従来法では明示されなかった時間領域におけるビート波形や、スペクトル領域における位相が連続的に求められるなどの利点が確認された。

作为光的非线性传播分析方法，我们设计了时域差分法（扩展FDTD法），该方法考虑了石英的Sellmeyer方程中的三个谐振频率，同时也考虑了拉曼响应的实验结果和计算。结果进行了比较。因此，使用扩展FDTD方法的计算结果比使用传统光束传播方法（BPM）的计算结果更接近实验结果。接下来，我们进行了啁啾12 fs光脉冲光纤传播分析，并与实验进行了比较，结果表明，扩展FDTD方法的时间波形比传统FDTD方法匹配得更好。此外，使用扩展的FDTD方法，我们对具有不破坏慢包络近似（SVEA）的低峰值强度的激光脉冲（孤子数N = 1）在正常色散区域和反常色散区域进行了非线性传播计算在反常色散区域，我们证实了FDTD方法不能直接表达的自陡峭效应也出现在计算结果中。另外，当将脉冲宽度更改为12fs、7fs和4fs时，我们调查了SVEA失效发生的位置，发现当N=1时，SVEA在正常色散区域直到4fs才失效，在异常色散区域在7fs处失效。我发现我可以。对N=2的情况进行类似的计算，并且在N=2的所有情况下都确认了SVEA的失败。最后，利用扩展的FDTD方法，分析了792nm和1072nm（脉冲宽度74fs）两种波长的光脉冲在石英光纤中的同时传播。该分析证实了FDTD方法的计算结果中出现了感应相位调制效应。此外，还确认了一些优点，例如能够连续获得时域中的差拍波形和频谱域中的相位，这是传统方法无法明确确定的。