Le laser à fibre à verrouillage de mode intelligent avec un contrôleur d'impulsions en temps réel assisté par extension de temps (TSRPC) intégré. Le contrôleur de polarisation électrique (EPC) et le polariseur produisent ensemble une absorption artificiellement saturée dans un verrouillage de mode basé sur l'évolution de polarisation non linéaire (NPE). Une partie de la puissance de sortie est envoyée au système de mesure pour caractérisation, et le reste est utilisé pour la rétroaction. Le TSRPC est constitué d'une fibre de compensation de dispersion (DCF) pour compléter la cartographie temporelle-spectrale, une photodiode (PD), et un optimiseur en temps réel intelligent basé sur un algorithme génétique. Crédit :par Guoqing Pu, Lilin Yi, Li Zhang, Chao Luo, Zhaohui Li et Weisheng Hu
Des chercheurs en Chine dirigés par Lilin Yi à l'Université Jiao Tong de Shanghai ont développé des appareils et des algorithmes logiciels permettant un «contrôle intelligent» automatique des impulsions femtosecondes générées par les lasers à fibre à mode verrouillé. Le système peut manipuler des aspects clés de la plage de longueurs d'onde et de la composition des impulsions — techniquement leur « largeur spectrale » et leur « forme spectrale » — plus efficacement qu'auparavant. La procédure fournit également de nouvelles connaissances techniques sur les facteurs déterminant la nature de la génération d'impulsions femtosecondes.
Parce que les trains d'impulsions atteignent d'excellentes performances avec une configuration laser simple, Les lasers à fibre à verrouillage de mode passif (MLFL) basés sur l'évolution de polarisation non linéaire (NPE) ont de nombreuses applications. Cependant, Les MLFL à base de NPE sont difficiles à utiliser dans le régime de pulsation souhaité via un réglage manuel de la polarisation et sont susceptibles de se détacher du régime souhaité en raison de la dérive de polarisation due aux perturbations environnementales. Pour relever ces défis, des techniques de verrouillage de mode automatique ou intelligent utilisant des algorithmes adaptatifs et des contrôleurs de polarisation électrique (EPC) ont vu le jour ces dernières années. Plusieurs lasers à verrouillage de mode automatique utilisent des informations temporelles pour aider à identifier les régimes de verrouillage de mode. Combiné avec des algorithmes d'optimisation automatique, ces lasers peuvent atteindre avec succès les régimes de verrouillage de mode, mais leur largeur d'impulsion et leur forme spectrale sont imprévisibles. Ainsi, les techniques de verrouillage de mode automatique basées sur une discrimination temporelle seule ne peuvent pas réaliser un verrouillage de mode avec la largeur d'impulsion la plus courte possible et la distribution spectrale souhaitée. Même si les informations spectrales optiques peuvent être utilisées dans le verrouillage de mode automatique à l'aide d'un analyseur de spectre optique (OSA), un tel équipement encombrant et lent n'obtient que des informations spectrales intégrées et ne peut donc pas être utilisé pour un verrouillage de mode en temps réel.
une, b, Programmation spectrale pleine largeur à mi-hauteur (FWHM) de 10 nm à 40 nm avec des intervalles de 5 nm incluant les spectres (a) et les traces d'autocorrélation (b) pour un taux de répétition fondamental d'environ 3,78 MHz. c, ré, Programmation spectrale FWHM de 10 nm à 20 nm avec des intervalles égaux de 5 nm, incluant les spectres (c) et les traces d'autocorrélation (d) pour un taux de répétition fondamental d'environ 8,6 MHz. e, Test de répétabilité de la recherche de la FWHM spectrale maximale. F, Les résultats de verrouillage de mode sans le TSRPC. Crédit :par Guoqing Pu, Lilin Yi*, Li Zhang, Chao Luo, Zhaohui Li et Weisheng Hu
Dans un nouvel article publié dans Lumière :Science et application , des scientifiques du State Key Lab of Advanced Communication Systems and Networks, Institut de Shanghai pour la communication avancée et la science des données, Université Jiao Tong de Shanghai, Shanghaï, Chine, pour la première fois, proposé d'utiliser l'analyse spectrale rapide basée sur la transformation de Fourier dispersive dans le temps (TS-DFT) comme critère de discrimination pour obtenir des régimes de verrouillage de mode riches. En insérant simplement un milieu de dispersion dans la boucle de rétroaction en temps réel d'un laser à verrouillage de mode automatique et en combinant cette méthode avec une recherche de polarisation intelligente à l'aide d'un algorithme génétique (GA), ils peuvent manipuler la largeur spectrale et la forme des impulsions femtosecondes à mode verrouillé en temps réel. La technique est appelée contrôleur d'impulsions en temps réel assisté par extension de temps (TSRPC). Avec le TSRPC, la largeur spectrale des impulsions femtosecondes à mode verrouillé peut être réglée de 10 nm à 40 nm avec une résolution d'environ 1,47 nm, et la forme spectrale peut être programmée pour être sécante hyperbolique ou triangulaire. Bénéficiant du TS-DFT et de l'optimiseur GA temps réel, le TSRPC surmonte la lenteur considérable, Coût, et l'encombrement des OSA traditionnels utilisés dans les lasers à verrouillage de mode automatique précédents. Le TSRPC peut être rendu encore plus portable en remplaçant le DCF par un petit réseau optique, et sa résolution de programmation spectrale peut être améliorée en utilisant un CAN avec un taux d'échantillonnage plus élevé ou un milieu avec une grande dispersion. Par ailleurs, avec contrôle en temps réel de la largeur spectrale et de la forme des impulsions de verrouillage de mode, ils ont révélé la dynamique de transition complexe et répétable du régime de verrouillage de mode à spectre étroit au régime de verrouillage de mode à large spectre, comprenant cinq phases médianes :une oscillation de relaxation, état de soliton unique, état multi-soliton, transition triangle-spectre, et transition chaotique, fournissant un aperçu approfondi de la formation d'impulsions ultracourtes qui ne peuvent pas être observées avec les lasers traditionnels à mode verrouillé.
une, Toute la transition du régime à spectre étroit au régime à large spectre, montrant des dynamiques complexes. b, L'état d'oscillation de relaxation (RO) induit par l'affectation de polarisation de l'EPC. c, L'état multi-solitons avec trois solitons en un seul aller-retour et la transition bruyante à large spectre au 15201e aller-retour, où une impulsion bruyante apparaît à droite, ajouter du bruit à la plage de longueurs d'onde courtes du spectre en temps réel. ré, La dynamique de la transition à spectre triangulaire à la transition chaotique où un changement brusque de la position du soliton, un soliton qui s'évanouit, et un changement de position soliton apparaissent. En comparant une bande du régime à spectre triangulaire et une bande qui ressemble à un mélange de la transition à spectre triangulaire et des oscillations à verrouillage de mode à commutation Q (QML) de la transition chaotique, cette dernière bande a une profondeur de modulation plus faible et comprend des impulsions plus larges et bruitées, brouiller les étincelles. e, Les oscillations QML s'affaiblissent pendant la conversion vers la transition bruyante à large spectre en raison de la réallocation de puissance. Crédit :par Guoqing Pu, Lilin Yi, Li Zhang, Chao Luo, Zhaohui Li et Weisheng Hu
