O laser de fibra de bloqueio de modo inteligente com controlador de pulso em tempo real assistido por alongamento de tempo integrado (TSRPC). O controlador de polarização elétrica (EPC) e o polarizador juntos produzem absorção artificialmente saturada em bloqueio de modo baseado em evolução de polarização não linear (NPE). Parte da potência de saída é enviada ao sistema de medição para caracterização, e o resto é usado para feedback. O TSRPC consiste em uma fibra de compensação de dispersão (DCF) para completar o mapeamento espectral-temporal, um fotodiodo (PD), e um otimizador inteligente em tempo real baseado em algoritmo genético. Crédito:por Guoqing Pu, Lilin Yi, Li Zhang, Chao Luo, Zhaohui Li e Weisheng Hu
Pesquisadores na China liderados por Lilin Yi na Shanghai Jiao Tong University desenvolveram aparelhos e algoritmos de software que permitem 'controle inteligente' automático sobre os pulsos de femtossegundos gerados por lasers de fibra de modo bloqueado. O sistema pode manipular aspectos-chave da faixa de comprimento de onda e composição dos pulsos - tecnicamente sua 'largura espectral' e 'forma espectral' - de forma mais eficaz do que anteriormente possível. O procedimento também produz novos insights técnicos sobre os fatores que determinam a natureza da geração de pulsos de femtossegundo.
Como os trens de pulso alcançam excelente desempenho com uma configuração simples de laser, Os lasers de fibra de modo bloqueado passivamente (MLFLs) com base na evolução de polarização não linear (NPE) têm inúmeras aplicações. Contudo, MLFLs baseados em NPE são difíceis de operar no regime de pulsação desejado por meio de sintonia de polarização manual e estão propensos a se separar do regime desejado devido à deriva de polarização de distúrbios ambientais. Para enfrentar esses desafios, técnicas de bloqueio de modo automático ou inteligente usando algoritmos adaptativos e controladores elétricos de polarização (EPCs) surgiram nos últimos anos. Vários lasers de bloqueio de modo automático usam informações temporais para ajudar a identificar os regimes de bloqueio de modo. Combinado com algoritmos de otimização automática, tais lasers podem alcançar com sucesso os regimes de bloqueio de modo, mas sua largura de pulso e forma espectral são imprevisíveis. Assim, As técnicas de bloqueio de modo automático baseadas apenas em uma discriminação temporal não podem atingir o bloqueio de modo com a largura de pulso mais curta possível e a distribuição espectral desejada. Mesmo que as informações espectrais ópticas possam ser utilizadas no modo de bloqueio automático usando um analisador de espectro óptico (OSA), esse equipamento volumoso e lento apenas obtém informações espectrais integradas e, portanto, não pode ser usado para bloqueio de modo em tempo real.
uma, b, Programação de largura total espectral na metade do máximo (FWHM) de 10 nm a 40 nm com intervalos de 5 nm, incluindo os espectros (a) e traços de autocorrelação (b) para uma taxa de repetição fundamental de ~ 3,78 MHz. c, d, Programação espectral de FWHM de 10 nm a 20 nm com intervalos iguais de 5 nm, incluindo os espectros (c) e os traços de autocorrelação (d) para uma taxa de repetição fundamental de ~ 8,6 MHz. e, Teste de repetibilidade de busca do FWHM espectral máximo. f, Os resultados de bloqueio de modo sem o TSRPC. Crédito:por Guoqing Pu, Lilin Yi *, Li Zhang, Chao Luo, Zhaohui Li e Weisheng Hu
Em um novo artigo publicado em Luz:Ciência e Aplicação , cientistas do State Key Lab of Advanced Communication Systems and Networks, Instituto de Comunicação Avançada e Ciência de Dados de Xangai, Universidade Jiao Tong de Xangai, Xangai, China, pela primeira vez, propôs o uso de análise espectral rápida baseada em transformação de Fourier dispersiva de estiramento no tempo (TS-DFT) como o critério de discriminação para alcançar regimes de bloqueio de modo ricos. Simplesmente inserindo um meio de dispersão no loop de feedback em tempo real de um laser de bloqueio de modo automático e combinando este método com uma busca de polarização inteligente usando um algoritmo genético (GA), eles podem manipular a largura espectral e a forma dos pulsos de femtossegundos travados em modo em tempo real. A técnica é denominada controlador de pulso em tempo real assistido por alongamento de tempo (TSRPC). Com o TSRPC, a largura espectral dos pulsos de femtossegundos bloqueados por modo podem ser ajustados de 10 nm a 40 nm com uma resolução de ~ 1,47 nm, e a forma espectral pode ser programada para ser secante hiperbólica ou triangular. Beneficiando-se do TS-DFT e do otimizador GA em tempo real, o TSRPC supera a lentidão considerável, custo, e volume de OSAs tradicionais usados em lasers de bloqueio de modo automático anteriores. O TSRPC pode se tornar ainda mais portátil, substituindo o DCF por uma pequena grade óptica, e sua resolução de programação espectral pode ser melhorada usando um ADC com uma taxa de amostragem mais alta ou um meio com grande dispersão. Além disso, com controle em tempo real da largura espectral e forma dos pulsos de bloqueio de modo, eles revelaram a dinâmica de transição complexa e repetível do regime de bloqueio de modo de espectro estreito para o regime de bloqueio de modo de amplo espectro, incluindo cinco fases intermediárias:uma oscilação de relaxamento, estado único de soliton, estado multi-soliton, transição triângulo-espectro, e transição caótica, fornecendo uma visão profunda da formação de pulso ultracurto que não pode ser observada com lasers de modo bloqueado tradicionais.
uma, Toda a transição do regime de espectro estreito para o regime de amplo espectro, mostrando uma dinâmica complexa. b, O estado de oscilação de relaxação (RO) induzido pela atribuição de polarização do EPC. c, O estado multi-solitão com três solitons em uma única viagem de ida e volta e a transição de amplo espectro ruidosa na viagem de ida e volta 15201, onde um pulso ruidoso aparece à direita, adicionar ruído à faixa de comprimento de onda curta do espectro em tempo real. d, A dinâmica da transição do espectro triangular para a transição caótica, onde uma mudança abrupta na posição do soliton, um soliton desaparecendo, e uma mudança de posição de soliton aparece. Comparando uma faixa do regime de espectro triangular e uma faixa que se assemelha a uma mistura da transição de espectro triangular e as oscilações de bloqueio de modo Q-comutado (QML) da transição caótica, a última faixa tem uma profundidade de modulação mais baixa e compreende pulsos mais amplos e ruidosos, borrando os brilhos. e, As oscilações QML enfraquecem durante a conversão para a transição de amplo espectro ruidosa devido à realocação de energia. Crédito:por Guoqing Pu, Lilin Yi, Li Zhang, Chao Luo, Zhaohui Li e Weisheng Hu
