Badanie dyspersji chromatycznej serii włókien mikrostrukturalnych o silnie nieliniowych właściwościach do generacji typu supercontinuum

• Autorzy: Hołdyński Z. , Szymański M. , Murawski M. , Mergo P. , Merta I. , Gawrońska M. , Marć P. , Jaroszewicz L. R. , Nasiłowski T.

Warianty tytułu

EN

Investigation of dispersion characteristics of highly nonlinear microstructured fibre series for customized supercontinuum generation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zjawiska nieliniowe występujące we włóknach mikrostrukturalnych mają charakter kompleksowy. Aplikacyjne wykorzystanie zjawisk nieliniowych wiąże się z umiejętnością ich kontroli. Jednym z głównych zagadnień dotyczących nieliniowej optyki światłowodowej jest opracowanie optymalnych parametrów geometrycznych włókien do uzyskania poprawy efektu poszerzenia widma - supercontinuum. Bezpośredni związek własności dyspersyjnych i efektów nieliniowych otwiera możliwości pozwalające na opracowanie szerokospektralnych źródeł. Włókna mikrostrukturalne prezentowane w artykule utrzymują kompatybilność ze standardowymi włóknami komercjalnymi zarówno w przypadku łączenia jak spawania itd. Wykorzystanie zróżnicowanych nieliniowych właściwości włókien mikrostrukturalnych pozwala na rozwinięcie nowych możliwości aplikacyjnych. W artykule prezentujemy teoretyczne i eksperymentalne wyniki badań dyspersji chromatycznej w serii włókien mikrostrukturalnych o zróżnicowanych parametrach geometrycznych. Rezultaty badań pozwalają na opracowanie włókien o odpowiednich własnościach dyspersyjnych do uzyskania źródła typu supercontinuum. Stosowana interferometryczna metoda pomiaru dyspersji chromatycznej umożliwia charakteryzację krótkich odcinków badanych włókien z ekstremalną precyzją. Proces pomiaru wspomagany jest oprogramowaniem użytkowym do analizy rozkładów prążkowych. Prezentowany układ interferometryczny umożliwia porównanie uzyskanych wyników pomiaru z danymi uzyskanymi w procesie modelowania. Wysoki stopień korelacji między rezultatami modelowania i pomiaru pozwala na kontrolę poziomu dyspersji włókien w procesie produkcji. Dodatkowo, precyzyjny pomiar dyspersji chromatycznej (w szczególności w obszarze zerowego poziomu dyspersji) pozwala na znacznie efektywniejszą kontrolę zachodzących efektów nieliniowych, a tym samym na zwiększenie efektywności w procesie poszerzenia widma.

EN

Nonlinear effects in microstructured fibres have complex nature. Dispersion characteristics are the fundamental properties of microstructured fibres (MSFs) with respect to the nonlinear applications. The changes of fibre dispersion may strongly influence the whole chain of diverse nonlinear effects resulting in supercontinuum generation (SG). Transferring the experience from the topics related to tailoring different properties of MSFs to investigate the potential design freedom of dispersion opens novel possibilities of building the customized, all-fibre broadband and bright light sources. The silica nonlinear microstructured fibres, as presented in this paper, become compatible with standard fibre components and technologies (e.g. splicing, connectorization etc). Supercontinuum generated in a small-core MSF is a very interesting nonlinear phenomenon from application-oriented point of view. A development of tailored dispersion of highly non-linear silica MSF offers us the possibility of constructing a customized broadband light source. Therefore, in the paper we present a theoretical and experimental investigation of dispersion characteristics of several different MSFs. Our studies are leading to the development of adapted dispersion properties, allowing construction of customized supercontinuum sources. White light interferometry set-up, resulting in extremely high precision measurement of chromatic dispersion, is demonstrated, together with fully computer controlled fringe pattern analysis. Constructed set-up permitted comparison of chromatic dispersion measurements of micro- structured fibres with modified fibre cross-section dimensions during the production process. High correlation between modelling and measured data gives possibility to control dispersion level in manufacturing process. Additionally, precisely designed and measured chromatic dispersion, especially around the zero dispersion wavelength, enables superior estimation of MSF nonlinear effects.

Słowa kluczowe

PL

dyspersja chromatyczna; mikrostrukturalne włókna; włókno fotoniczne; numeryczne modelowanie; interferometryczny pomiar

EN

chromatic dispersion; microstructured fibre; photonic crystal fibre; numerical modelling; interferometric measurement

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 53, nr 11
• Strony: 33--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Hołdyński Z.

autor

Szymański M.

autor

Murawski M.

autor

Mergo P.

autor

Merta I.

autor

Gawrońska M.

autor

Marć P.

autor

Jaroszewicz L. R.

autor

Nasiłowski T.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Technicznych Zastosowań Fizyki, Warszawa

Bibliografia

• [1] Dudley J. M., Taylor J. R.: Supercontinuum generation in optical fibres, Cambridge University Press, 2010, pp. 3-81.
• [2] Falk P., Frosz M. H., Bang O.: Supercontinuum generation in a photonic crystal fiber with two zero-dispersion wavelengths tapered to normal dispersion at all wavelengths, Optics Express. 13, No. 19, 2005, pp. 7535-7540.
• [3] Galie. M. A. at all.: Single-arm three-wave interferometer for measuring dispersion of short lengths of fibre, Optics Express. Vol. 15, No. 25, 2007, pp. 16896-16908.
• [4] Harun S. W., Limb K. S., Ahmad H.: Investigation of Dispersion Characteristic in Tapered Fibre, Laser Physics. Vol. 21, No. 5, 2011, pp. 945-947.
• [5] Holdynski Z. at all.: Investigation of dispersion characteristics of highly nonlinear microstructured fibre series for customized supercontinuum generation, 25 April 2012 (Proceedings Paper).
• [6] Laegsgaar J. D, Roberts P. J.: Dispersive pulse compression in hollow-core photonic bandgap fibers, Opt. Express 16 (13), 2008, pp. 9628-9644.
• [7] Lim H., Wise F.: Control of dispersion in a femtosecond ytterbium laser by use of hollow-core photonic bandgap fiber, Opt. Express 12 (10), 2004, pp. 2231-2235.
• [8] Lu P., Ding H., Mihailov S. J.: Direct measurement of the zero-dispersion wavelength of tapered fibres using broadband-light interferometry, Meas. Sci. Technol. 16, 2005, pp. 1631-1636.
• [9] Matos C. at all.: All-fiber chirped pulse amplification using highly-dispersive air-core photonic bandgap fiber, Opt. Express 11, 2003, pp. 2832-2837.
• [10] Merritt P., Tatam R. P., Jackson D. A.: Interferometrie Chromatic Dispersion Measurements on Short Lengths of Monomode Optical Fibre, Journal Of Lightwave Technology. 7, No. 4, 1989, pp. 703-716.
• [11] Ouzounov D. G. at all.: Generation of megawatt optical solitons in hollow-core photonic band-gap fibers, Science 301(5640), 2003, pp. 1702-1704.
• [12] Peterka P. at all.: Measurement of chromatic dispersion of microstructure optical fibres using interferometrie method, Optica Applicata. Vol. 38, No. 2, 2008, pp. 295-303.
• [13] Ranka J. K., Windele R. S., Stentz A. J.: Visible continuum generation in air-silica microstructure optical fibers with anomalous dispersion at 800 nm, Optics Letters. Vol. 25, Issue 1, 2000, pp. 25-27.
• [14] Thevenaz L., Pellaux J.-P., Weid J.-P.: All-Fibre Interferometer for Chromatic Dispersion Measurements, Journal Of Lightwave Technology. 6, No. I, 1988, pp. 1-7.