Il laser a fibra intelligente con blocco della modalità con un controller di impulsi in tempo reale assistito da allungamento temporale incorporato (TSRPC). Il controller di polarizzazione elettrica (EPC) e il polarizzatore insieme producono un assorbimento saturato artificialmente nel blocco della modalità basato sull'evoluzione della polarizzazione non lineare (NPE). Parte della potenza in uscita viene inviata al sistema di misura per la caratterizzazione, e il resto viene utilizzato per il feedback. Il TSRPC è costituito da una fibra di compensazione della dispersione (DCF) per completare la mappatura temporale-spettrale, un fotodiodo (PD), e un ottimizzatore in tempo reale intelligente basato su algoritmi genetici. Credito:di Guoqing Pu, Lilin Yi, Li Zhang, Chao Luo, Zhaohui Li e Weisheng Hu
I ricercatori in Cina guidati da Lilin Yi dell'Università Jiao Tong di Shanghai hanno sviluppato un apparato e algoritmi software che consentono un "controllo intelligente" automatico sugli impulsi a femtosecondi generati dai laser a fibra bloccati in modalità. Il sistema è in grado di manipolare aspetti chiave della gamma di lunghezze d'onda e della composizione degli impulsi, tecnicamente la loro "larghezza spettrale" e "forma spettrale", in modo più efficace di quanto fosse possibile in precedenza. La procedura fornisce anche nuove conoscenze tecniche sui fattori che determinano la natura della generazione di impulsi a femtosecondi.
Poiché i treni di impulsi raggiungono prestazioni eccellenti con una semplice configurazione laser, i laser a fibra a blocco di modalità passivo (MLFL) basati sull'evoluzione della polarizzazione non lineare (NPE) hanno numerose applicazioni. Però, Gli MLFL basati su NPE sono difficili da utilizzare nel regime di pulsazione desiderato tramite la regolazione manuale della polarizzazione e sono inclini a staccarsi dal regime desiderato a causa della deriva della polarizzazione dovuta ai disturbi ambientali. Per affrontare queste sfide, Negli ultimi anni sono emerse tecniche di blocco automatico o intelligente della modalità che utilizzano algoritmi adattivi e controllori di polarizzazione elettrica (EPC). Diversi laser di blocco automatico della modalità utilizzano informazioni temporali per aiutare a identificare i regimi di blocco della modalità. In combinazione con algoritmi di ottimizzazione automatica, tali laser possono raggiungere con successo i regimi di blocco della modalità, ma la loro larghezza di impulso e la forma spettrale sono imprevedibili. Così, le tecniche di blocco automatico della modalità basate sulla sola discriminazione temporale non possono ottenere l'aggancio della modalità con la larghezza di impulso più breve possibile e la distribuzione spettrale desiderata. Anche se le informazioni spettrali ottiche possono essere utilizzate nel blocco automatico della modalità utilizzando un analizzatore di spettro ottico (OSA), tali apparecchiature ingombranti e lente ottengono solo informazioni spettrali integrate e quindi non possono essere utilizzate per il blocco della modalità in tempo reale.
un, B, Programmazione spettrale a piena larghezza a metà massimo (FWHM) da 10 nm a 40 nm con intervalli di 5 nm inclusi gli spettri (a) e le tracce di autocorrelazione (b) per una frequenza di ripetizione fondamentale di ~ 3,78 MHz. C, D, Programmazione spettrale FWHM da 10 nm a 20 nm con intervalli uguali di 5 nm, inclusi gli spettri (c) e le tracce di autocorrelazione (d) per una frequenza di ripetizione fondamentale di ~ 8,6 MHz. e, Test di ripetibilità della ricerca del massimo FWHM spettrale. F, I risultati del blocco della modalità senza il TSRPC. Credito:di Guoqing Pu, Lilin Yi*, Li Zhang, Chao Luo, Zhaohui Li e Weisheng Hu
In un nuovo articolo pubblicato su Luce:scienza e applicazione , scienziati dello State Key Lab of Advanced Communication Systems and Networks, Istituto di Shanghai per la comunicazione avanzata e la scienza dei dati, Università Jiao Tong di Shanghai, Shanghai, Cina, per la prima volta, proposto di utilizzare l'analisi spettrale veloce basata sulla trasformazione di Fourier dispersiva nel tempo (TS-DFT) come criterio di discriminazione per ottenere ricchi regimi di blocco della modalità. Inserendo semplicemente un mezzo di dispersione nel circuito di retroazione in tempo reale di un laser a blocco automatico della modalità e combinando questo metodo con una ricerca di polarizzazione intelligente utilizzando un algoritmo genetico (GA), possono manipolare la larghezza spettrale e la forma degli impulsi a femtosecondi mode-locked in tempo reale. La tecnica è definita controller di impulsi in tempo reale assistito da allungamento del tempo (TSRPC). Con il TSRPC, la larghezza spettrale degli impulsi a femtosecondi bloccati in modalità può essere sintonizzata da 10 nm a 40 nm con una risoluzione di ~ 1,47 nm, e la forma spettrale può essere programmata per essere secante iperbolica o triangolare. Beneficiando di TS-DFT e dell'ottimizzatore GA in tempo reale, il TSRPC supera la notevole lentezza, costo, e l'ingombro degli OSA tradizionali utilizzati nei precedenti laser a blocco automatico della modalità. Il TSRPC può essere reso ancora più portatile sostituendo il DCF con un piccolo reticolo ottico, e la sua risoluzione di programmazione spettrale può essere migliorata utilizzando un ADC con una frequenza di campionamento più elevata o un mezzo con una grande dispersione. Per di più, con controllo in tempo reale dell'ampiezza spettrale e della forma degli impulsi di blocco della modalità, hanno rivelato le complesse e ripetibili dinamiche di transizione dal regime di blocco della modalità a spettro ristretto al regime di blocco della modalità ad ampio spettro, comprese cinque fasi intermedie:un'oscillazione di rilassamento, stato di solitone singolo, stato multi-solitone, transizione triangolo-spettro, e transizione caotica, fornendo informazioni approfondite sulla formazione di impulsi ultracorti che non possono essere osservati con i tradizionali laser a modalità bloccata.
un, L'intera transizione dal regime a spettro ristretto al regime ad ampio spettro, mostrando dinamiche complesse. B, Lo stato di oscillazione di rilassamento (RO) indotto dall'assegnazione di polarizzazione dell'EPC. C, Lo stato multi-solitone con tre solitoni in un singolo roundtrip e la transizione rumorosa ad ampio spettro al 15201th roundtrip, dove appare un impulso rumoroso sulla destra, aggiungendo rumore alla gamma di lunghezze d'onda corte dello spettro in tempo reale. D, La dinamica dalla transizione dello spettro triangolare alla transizione caotica in cui un brusco cambiamento nella posizione del solitone, un solitone evanescente, e appare uno spostamento di posizione solitoni. Confrontando una striscia dal regime dello spettro triangolare e una striscia che assomiglia a una miscela della transizione dello spettro triangolare e delle oscillazioni Q-switched mode-locking (QML) dalla transizione caotica, quest'ultima striscia ha una profondità di modulazione inferiore e comprende impulsi più ampi e rumorosi, offuscando le scintille. e, Le oscillazioni QML si indeboliscono durante la conversione alla transizione rumorosa ad ampio spettro a causa della riallocazione della potenza. Credito:di Guoqing Pu, Lilin Yi, Li Zhang, Chao Luo, Zhaohui Li e Weisheng Hu
