tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТtuzsut-21Research ArticleСтатьиНЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПИКОСЕКУНДНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ В МНОГОМОДОВЫХ МИКРОСТРУКТУРИРОВАННЫХ СВЕТОВОДАХ С УМЕРЕННОЙ НЕЛИНЕЙНОСТЬЮNONLINEAR OPTICAL TRANSFORMATION OF PICOSECOND LASER PULSES IN MULTIMODE MICROSTRUCTURED FIBERS WITH LIMITED NONLINEARITYДемидовВ. В.DemidovV. ..demidov@goi.ruДукельскийК. В.DukelskiiK. ..noemail@neicon.ruЛеоновС. О.LeonovS. ..noemail@neicon.ruМатросоваА. С.MatrosovaA. ..noemail@neicon.ruНаучно-производственное объединение Государственный оптический институт им. С.И. ВавиловаРоссияResearch and production association S.I. Vavilov State Optical InstituteRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича; Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптикиРоссияThe Bonch-Bruevich Saint-Petersburg State University of Telecommunications; Saint Petersburg National Research University of Information TechnologiesRussian FederationМосковский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаРоссияBauman Moscow State Technical UniversityRussian Federation201807042021416166Copyright © Демидов В.В., Дукельский К.В., Леонов С.О., Матросова А.С., 20212021Демидов В.В., Дукельский К.В., Леонов С.О., Матросова А.С.Demidov V..., Dukelskii K..., Leonov S..., Matrosova A...This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/21

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований преобразования импульсов пикосекундной длительности иттербиевого лазера (λ = 1030 нм) в кварцевых микроструктурированных световодах с предельно высокой долей пустот в оболочке и сердцевиной диаметром от 8 до 11 мкм, обладающих умеренной оптической нелинейностью (γ = 2-3 1/(Вт·км)). Установлена преобладающая роль процесса четырехволнового смешения в нелинейном преобразовании излучения в антистоксовой части спектра при накачке световодов в режиме нормальной дисперсии.

The results of theoretical and experimental studies of the transformation of picosecond pulses of an ytterbium laser (λ = 1030 nm) in silica-based microstructured fibers with an extremely high air-filling fraction and a core of diameters from 8 to 11 μm having a limited optical nonlinearity (γ = 2-3 1/(W·km)) are presented. The prevailing role of the four-wave mixing process in the nonlinear transformation of radiation in the anti-Stokes part of the spectrum has been discovered when pumping optical fibers in the normal dispersion regime.

микроструктурированный световодмногомодовый режимоптическая нелинейностьпреобразование излучениясуперконтинуумчетырехволновое смешениеmicrostructured fibermultimode regimeoptical nonlinearitytransformation of radiationsupercontinuumfour-wave mixingReferencesButcher P.N., Cotter D. The elements of nonlinear optics (Cambridge studies in modern optics). Cambridge University Press (UK), 1991. 344 p.Butcher P.N., Cotter D. The elements of nonlinear optics (Cambridge studies in modern optics). Cambridge University Press (UK), 1991. 344 p.Bloembergen N. Nonlinear optics. World Scientific Publishing Company (SP), 1996. 188 p.Bloembergen N. Nonlinear optics. World Scientific Publishing Company (SP), 1996. 188 p.Shen Y.R. The principles of nonlinear optics. Wiley-Interscience (USA), 2002. 576 p.Shen Y.R. The principles of nonlinear optics. Wiley-Interscience (USA), 2002. 576 p.Sutherland R.L. Handbook of nonlinear optics. Marcel Dekker (USA), 2003. 976 p.Sutherland R.L. Handbook of nonlinear optics. Marcel Dekker (USA), 2003. 976 p.Boyd R.W. Nonlinear optics. Burlington & San Diego (USA): Elsevier, 2008. 640 p.Boyd R.W. Nonlinear optics. Burlington & San Diego (USA): Elsevier, 2008. 640 p.New G. Introduction to nonlinear optics. Cambridge University Press (USA), 2011. 274 p.New G. Introduction to nonlinear optics. Cambridge University Press (USA), 2011. 274 p.He G.S. Nonlinear optics and photonics. Oxford University Press (UK), 2014. 688 p.He G.S. Nonlinear optics and photonics. Oxford University Press (UK), 2014. 688 p.Rottwitt K., Tidemand-Lichtenberg P. Nonlinear optics: principles and applications (Optical sciences and applications of light). CRC Press (USA), 2014. 349 p.Rottwitt K., Tidemand-Lichtenberg P. Nonlinear optics: principles and applications (Optical sciences and applications of light). CRC Press (USA), 2014. 349 p.Li C. Nonlinear optics: principles and applications. Springer (DE), 2016. 386 p.Li C. Nonlinear optics: principles and applications. Springer (DE), 2016. 386 p.Powers P.E., Haus J.W. Fundamentals of nonlinear optics. CRC Press (USA), 2017. 500 p.Powers P.E., Haus J.W. Fundamentals of nonlinear optics. CRC Press (USA), 2017. 500 p.He G.S., Liu S.H. Advanced nonlinear optics. World Scientific Publishing Company (SP), 2018. 600 p.He G.S., Liu S.H. Advanced nonlinear optics. World Scientific Publishing Company (SP), 2018. 600 p.Agrawal G.P. Nonlinear fiber optics: its history and recent progress // J. Opt. Soc. Am. B. 2011. Vol. 28. No. 12. PP. A1-A10.Agrawal G.P. Nonlinear fiber optics: its history and recent progress // J. Opt. Soc. Am. B. 2011. Vol. 28. No. 12. PP. A1-A10.Agrawal G.P. Nonlinear fiber optics. Academic Press (UK): Elsevier, 2012. 648 p.Agrawal G.P. Nonlinear fiber optics. Academic Press (UK): Elsevier, 2012. 648 p.Alfano R.R. The supercontinuum laser source. Springer (USA), 2006. 538 p.Alfano R.R. The supercontinuum laser source. Springer (USA), 2006. 538 p.Dudley J.M. Supercontinuum generation in photonic crystal fiber // Rev. Mod. Phys. 2006. Vol. 78. No. 4. PP. 1135-1184.Dudley J.M. Supercontinuum generation in photonic crystal fiber // Rev. Mod. Phys. 2006. Vol. 78. No. 4. PP. 1135-1184.Ranka J.K., Windeler R.S., Stentz A.J. Visible continuum generation in air-silica microstructure optical fibers with anomalous dispersion at 800 nm // Opt. Lett. 2000. Vol. 25. No. 1. PP. 25-27.Ranka J.K., Windeler R.S., Stentz A.J. Visible continuum generation in air-silica microstructure optical fibers with anomalous dispersion at 800 nm // Opt. Lett. 2000. Vol. 25. No. 1. PP. 25-27.Knight J.C. Photonic crystal fibres // Nature. 2003. Vol. 424. No. 6950. PP. 847-851.Knight J.C. Photonic crystal fibres // Nature. 2003. Vol. 424. No. 6950. PP. 847-851.Russell P.St.J. Photonic crystal fibers // Science. 2003. Vol. 299. No. 5605. PP. 358-362.Russell P.St.J. Photonic crystal fibers // Science. 2003. Vol. 299. No. 5605. PP. 358-362.Hansen K.P. Introduction to nonlinear photonic crystal fibers // J. Opt. Fiber Commun. Rep. 2005. Vol. 2. No. 3. PP. 226-254.Hansen K.P. Introduction to nonlinear photonic crystal fibers // J. Opt. Fiber Commun. Rep. 2005. Vol. 2. No. 3. PP. 226-254.Zheltikov A.M. Nonlinear optics of microstructure fibers // Phys. Usp. 2004. Vol. 47. No. 1. PP. 69-98.Zheltikov A.M. Nonlinear optics of microstructure fibers // Phys. Usp. 2004. Vol. 47. No. 1. PP. 69-98.Song R., Hou J., Chen S., Yang W., Lu Q. High power supercontinuum generation in a nonlinear ytterbium-doped fiber amplifier // Opt. Lett. 2012. Vol. 37. No. 9. PP. 1529-1531.Song R., Hou J., Chen S., Yang W., Lu Q. High power supercontinuum generation in a nonlinear ytterbium-doped fiber amplifier // Opt. Lett. 2012. Vol. 37. No. 9. PP. 1529-1531.Genty G., Ritari T., Ludvigsen H. Supercontinuum generation in large mode-area microstructured fibers // Opt. Express. 2005. Vol. 13. No. 21. PP. 8625-8633.Genty G., Ritari T., Ludvigsen H. Supercontinuum generation in large mode-area microstructured fibers // Opt. Express. 2005. Vol. 13. No. 21. PP. 8625-8633.Savitski V.G., Yumashev K.V., Kalashnikov V.L., Shevandin V.S., Dukel'skii K.V. Infrared supercontinuum from a large mode area PCF under extreme picosecond excitation // Opt. Quant. Electron. 2007. Vol. 39. No. 15. PP. 1297-1309.Savitski V.G., Yumashev K.V., Kalashnikov V.L., Shevandin V.S., Dukel'skii K.V. Infrared supercontinuum from a large mode area PCF under extreme picosecond excitation // Opt. Quant. Electron. 2007. Vol. 39. No. 15. PP. 1297-1309.Leonov S.O., Lazarev V.A., Tarabrin M.K., Dvoretskiy D.A., Pasishnik A.S., Pryamikov D.A. Visible supercontinuum generation in large-core photonic crystal fiber with high air-filling fraction // J. Phys. Conf. Ser. 2015. Vol. 584. No. 1. PP. 012015-1- 012015-4.Leonov S.O., Lazarev V.A., Tarabrin M.K., Dvoretskiy D.A., Pasishnik A.S., Pryamikov D.A. Visible supercontinuum generation in large-core photonic crystal fiber with high air-filling fraction // J. Phys. Conf. Ser. 2015. Vol. 584. No. 1. PP. 012015-1- 012015-4.Демидов В.В., Дукельский К.В., Шевандин В.С. Модовый состав излучения в микроструктурированных световодах со смещенной сердцевиной // Оптический журнал. 2010. Т. 77. № 6. С. 55-60.Демидов В.В., Дукельский К.В., Шевандин В.С. Модовый состав излучения в микроструктурированных световодах со смещенной сердцевиной // Оптический журнал. 2010. Т. 77. № 6. С. 55-60.Гатчин Ю.А., Демидов В.В., Дукельский К.В., Злобин П.А., Матросова А.С. Технологические основы получения механически стабильных одномодовых микроструктурированных световодов с предельно низким затуханием сигнала // Труды учебных заведений связи. 2017. Т. 3. № 4. С. 29-35.Гатчин Ю.А., Демидов В.В., Дукельский К.В., Злобин П.А., Матросова А.С. Технологические основы получения механически стабильных одномодовых микроструктурированных световодов с предельно низким затуханием сигнала // Труды учебных заведений связи. 2017. Т. 3. № 4. С. 29-35.Nielsen M.D., Folkenberg J.R., Mortensen N.A. Single-Mode Photonic Crystal Fiber with an Effective Area of 600 μm2 and low bending loss // Electron. Lett. 2003. Vol. 39. No. 25. PP. 1802-1803.Nielsen M.D., Folkenberg J.R., Mortensen N.A. Single-Mode Photonic Crystal Fiber with an Effective Area of 600 μm2 and low bending loss // Electron. Lett. 2003. Vol. 39. No. 25. PP. 1802-1803.Minkovich V.P., Kir'yanov A.V., Sotsky A.B., Sotskaya L.I. Large-mode-area holey fibers with a few air channels in cladding: modeling and experimental investigation of the modal properties // J. Opt. Soc. Am. B. 2004. Vol. 21. No. 6. PP. 1161-1169.Minkovich V.P., Kir'yanov A.V., Sotsky A.B., Sotskaya L.I. Large-mode-area holey fibers with a few air channels in cladding: modeling and experimental investigation of the modal properties // J. Opt. Soc. Am. B. 2004. Vol. 21. No. 6. PP. 1161-1169.Демидов В.В., Дукельский К.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Шевандин В.С. Исследование одномодового режима работы микроструктурированных световодов с каналами вытекания излучения // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 5. С. 65-70.Демидов В.В., Дукельский К.В., Тер-Нерсесянц Е.В., Шевандин В.С. Исследование одномодового режима работы микроструктурированных световодов с каналами вытекания излучения // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 5. С. 65-70.www.comsol.comwww.comsol.comSaitoh K., Koshiba M. Full-Vectorial Imaginary-Distance Beam Propagation Method Based on a Finite Element Scheme: Application to Photonic Crystal Fibers // IEEE J. Quant. Electron. 2002. Vol. 38. No. 7. PP. 927-933.Saitoh K., Koshiba M. Full-Vectorial Imaginary-Distance Beam Propagation Method Based on a Finite Element Scheme: Application to Photonic Crystal Fibers // IEEE J. Quant. Electron. 2002. Vol. 38. No. 7. PP. 927-933.Olszewski J., Szpulak M., Urbanczyk W. Effect of Coupling Between Fundamental and Cladding Modes on Bending Losses in Photonic Crystal Fibers // Opt. Express. 2005. Vol. 13. No. 16. PP. 6015-6022.Olszewski J., Szpulak M., Urbanczyk W. Effect of Coupling Between Fundamental and Cladding Modes on Bending Losses in Photonic Crystal Fibers // Opt. Express. 2005. Vol. 13. No. 16. PP. 6015-6022.Guobin R., Zhi W., Shuqin L., Shuisheng J. Mode Classification and Degeneracy in Photonic Crystal Fibers // Opt. Express. 2003. Vol. 11. No. 11. PP. 1310-1321.Guobin R., Zhi W., Shuqin L., Shuisheng J. Mode Classification and Degeneracy in Photonic Crystal Fibers // Opt. Express. 2003. Vol. 11. No. 11. PP. 1310-1321.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.