КОГЕРЕНТНОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЛАЗЕРНЫХ ПУЧКОВ В МАЛОРАЗМЕРНОЙ СИСТЕМЕ СЛАБОСВЯЗАННЫХ СВЕТОВОДОВ
Аннотация
Успешное развитие волоконно-оптических технологий в последние десятилетия стимулирует исследования по замещению компонент твердотельных лазерных систем на волоконные компоненты, что может кардинальным образом изменить привлекательность соответствующих прикладных разработок. Уступая по энергетическим характеристикам твердотельным системам, волоконные лазеры и нелинейно-оптические устройства обладают такими преимуществами, как высокая эффективность преобразования энергии накачки в энергию излучения, связанная с волноводной геометрией, высокое качество пространственного профиля лазерного пучка, а также низкая стоимость, компактность, отсутствие юстировок в процессе работы. Отметим, что максимально достижимая мощность излучения в одиночном световоде ограничена, в первую очередь, процессом самофокусировки, приводящим к повреждению волокна.
Использование многосердцевинного волокна, состоящего из одинаковых эквидистантно расположенных слабо связанных световодов, позволяет реализовать изначально когерентное распространение лазерного излучения с суммарной мощностью заметно выше, чем может передаваться в одиночном световоде. Однако, как показали теоретические и экспериментальные исследования, в рассматриваемой системе существует своя собственная критическая мощность (Balakin et. al., 2016), при которой происходит самофокусировка квазиоднородного распределения волнового поля и его расслоение на набор некогерентных структур.
Поэтому нами были рассмотрены малоразмерные оптические системы из 2N идентичных слабосвязанных световодов, расположенных по кольцу (Balakin et. al., 2018). В таких системах удается найти устойчивые распределения интенсивных волновых пучков, позволяющие когерентную транспортировку излучения на большие расстояния. Полная мощность излучения в найденных распределениях может многократно (до 2N раз) превышать критическую мощность самофокусировки в непрерывной среде. Наиболее явно это проявляется для распределения un ~ (-1)n с противофазными полями в соседних волноводах, устойчивого при произвольной мощности волнового пучка. Прямое численное моделирование нелинейного волнового уравнения подтверждает устойчивость найденных распределений полей.
Исследования выполнены при поддержке Программы фундаментальных исследований президиума РАН «Нелинейная динамика: фундаментальные проблемы и приложения».
Литература
- Balakin A.A., Litvak A.G., Mironov V.A., Skobelev S.A. Coherent propagation of laser beams in a small-sized system of weakly coupled optical light guides // Phys. Rev. A. 2016. Vol. 94. P. 063806.
- Balakin A.A., Skobelev S.A., Anashkina E.A., Andrianov A.V., Litvak. A.G. Coherent propagation of laser beams in a small-sized system of weakly coupled optical light guides // Phys. Rev. A. 2018. Vol. 98. P. 043857.
Передача авторских прав происходит на основании лицензионного договора между Автором и Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ИО РАН)
