Geração e propagação de pulsos em laser a fibra dopada com Érbio com cavidades ultralongas

• Main Author: Saito, Lúcia Akemi Miyazato
• Other Authors: Souza, Eunézio Antônio de
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Presbiteriana Mackenzie 2016
• Subjects: laser à fibra dopada com Érbio; cavidade ultralonga; laser em anel; acoplamento de modos ativo; propagação de pulso; efeito solitônico; rede KyaTera; Erbium fiber laser; ultralong cavity; ring laser; actively modelocking; pulse propagation; soliton effect; KyaTera network; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Online Access: http://tede.mackenzie.br/jspui/handle/tede/1521

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_Lucia Akemi Miyazato Saito.pdf: 7872621 bytes, checksum: 4898bb89f5642047c4e878b18fc4f31a (MD5) Previous issue date: 2012-11-01 === Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico === We investigated the mechanisms responsible for pulse formation and evolution in Erbium-doped fiber lasers with cavity lengths varying from 16.4 m to 100.8 km that were actively mode-locked at repetition rate of 1 GHz. The variation of pulse widths and the peak powers in these lasers defined three regimes of propagation inside the cavities and we identified the mechanisms responsible for the pulse formation and evolution in each one of these regimes depending on the ratio between the cavity length (Lcav) and the dispersion length (LD) and nonlinear length (LNL). When Lcav is shorter than LD and LNL, there is neither dispersive nor nonlinear effect during pulse evolution (pulse has a duration of approximately 30 ps). In this regime, its final duration is determined by the standard theory of active modelocking. For Lcav shorter than LD but ~ LNL, the pulse evolution is in the nonlinearity-dominant regime where the self-phase modulation leads to spectral broadening. In addition, for cavities longer than 12.6 km, Lcav ~ LD and also longer then LNL. The pulse evolution is in the dispersion-dominant regime with its duration depending on the accumulated dispersion. In this regime the soliton effect takes place and the final pulse duration depends on the cavity length. Also, we present a comparison between an in-field and in-laboratory 50 km ultralong Erbium fiber lasers actively mode-locked with repetition rate varying from 1 to 10 GHz generating pulses from 35.2 to 68.7 ps. The pulse widths generated at higher frequencies are in agreement with Kuizenga-Siegman theory. However, for lower frequencies the pulses have higher intracavity peak power which allows the soliton effect to take place. Depending on the pump power level, the repetition rate and the cavity length, both lasers can operate in active mode-locking or under the influence of the soliton regime that locks the pulse duration according to the dispersion and cavity length. Due to the soliton robustness, this condition eliminates most of the environmental influence in the in-field mode-locking regime and makes both lasers very similar. === O laser de fibra dopada com Érbio é apresentado nesta tese numa nova configuração: cavidade ultralonga, com dimensão da ordem de dezenas de quilômetros. Foram investigados os mecanismos responsáveis pela formação e evolução do pulso em cavidades com comprimentos de 16,4 m a 100,8 km operando em regime de acoplamento de modos ativo na taxa de repetição de 1 GHz. A variação da largura dos pulsos e da potência de pico nestes lasers definem três regimes de propagação no interior das cavidades sendo possível identificar os mecanismos responsáveis pela formação e evolução em cada um destes regimes, dependendo da relação entre o comprimento da cavidade (Lcav) e o comprimento de dispersão (LD) e também em relação ao comprimento não-linear (LNL). Quando Lcav é menor que LD e LNL, não há efeito dispersivo e não-linearidades apreciáveis na evolução do pulso, obtendo-se aproximadamente 30 ps. Neste regime, a duração final é determinada pela teoria de acoplamento de modos ativo. Para Lcav menor que LD mas ~LNL, a evolução do pulso é dominado pela não-linearidade onde a automodulação de fase resulta em alargamento espectral. Além disso, para cavidades mais longas que 12,6 km, Lcav ~ LD e Lcav mais longo que LNL, a duração do pulso na saída aumenta proporcionalmente com a dispersão acumulada e ocorre a propagação de pulsos sob efeito solitônico. Complementando o estudo, o laser na configuração em laboratório é comparado com o laser montado em campo, sendo utilizado em ambos 50 km de fibra padrão. O laser à fibra dopada com Érbio é modulado ativamente com taxa de repetição variando entre 1 e 10 GHz gerando pulsos de 35,2 a 68,7 ps. A duração dos pulsos gerados em frequências altas está de acordo com a teoria de Kuizenga-Siegman. No entanto, em baixas frequências os pulsos têm potência de pico intracavidade alta o que permite que haja a formação de pulsos solitônicos na propagação. Dependendo do nível da potência de bombeamento, da taxa de repetição e do comprimento da cavidade, os dois lasers podem operar em acoplamento de modos ativo ou sob a influência do regime solitônico que trava a duração do pulso de acordo com a dispersão e comprimento da cavidade. Devido à robustez do sóliton, esta condição elimina a maior parte da influência do ambiente no acoplamento de modos do laser na configuração em campo, tornando os dois lasers muito similares.