Asymmetric gain-saturated spectrum in fiber optical parametric amplifiers

ABSTRACT

We demonstrate experimentally and numerically an unexpected spectral asymmetry in the saturated-gain spectrum of single-pump fiber optical parametric amplifiers. The interaction between higher-order fourwave mixing products and dispersive waves radiated as an effect of thirdorder dispersion influences the energy  transfer to the signal, depending on its detuning with respect to the pump, and breaks the symmetry of the gain expected from phase-matching considerations in unsaturated amplifiers. The asymmetry feature of the saturated spectrum is shown to particularly depend on the dispersion characteristics of the amplifier and shows local maxima for specific dispersion values .

INTRODUCTION

  Optical parametric amplification based on four-wave mixing (FWM) and relying on the ultrafast third order nonlinearity of glass fibers is commonly used for all-optical signal processing, such as pulse generation,  frequency conversion, amplitude regeneration etc . The fast gain response of saturated fiber optical  parametric amplifiers (FOPAs) enables the reduction of the intensity fluctuations of the input signal . Such an application  necessitates the amplifier to operate in its saturated regime and therefore accentuates the need for proper characterization of the saturated gain spectra of FOPAs. Single-pump FOPAs working in the linear gain regime have only one dominant FWM product (idler), which is symmetrically located with respect to the pump frequency. In this case, the gain spectrum is symmetric with two gain peaks corresponding to two phase-matched signal frequencies around the pump. The symmetric feature of the unsaturated gain spectrum originates from the fact that the linear phase mismatch factor, ∆β, depends only on even-order dispersion as well as on the even powers of the pump-signal frequency separation . Some spectral  asymmetry may however be observed for wideband unsaturated FOPAs as a result of stimulated Raman scattering . In the nonlinear gain regime, the saturated gain spectrum remains symmetric as long as the higher-order FWM products (HFPs – FWM products other than the idler) do not grow significantly. However, under strong saturation conditions, the power of some of the HFPs may reach or even exceed the signal power and therefore those products can no longer be ignored in the analysis of the gain spectrum.

چکیده

ما آزمایش تجربی و عددی یک عدم تقارن طیفی غیرمنتظره در طیف جذب اشباع فیبر نوری فیبر نوری تک پمپ را نشان می دهد. تعامل بین محصولات فرار چهار موج چهارم و امواج پراکنده به عنوان اثر پراکندگی ثانویه تابشی بر انتقال انرژی به سیگنال تأثیر می گذارد، بسته به تنظیم آن در رابطه با پمپ، و تقارن تقارن مورد انتظار از ملاحظات فاز سازگاری را از بین می برد در تقویت کننده های غیر اشباع. ویژگی نامتقارن طیف اشباع نشان می دهد که به ویژه به ویژگی های پراکندگی تقویت کننده بستگی دارد و حداکثر های محلی برای مقادیر پراکندگی خاص را نشان می دهد.

مقدمه

تقویت پارامتری نوری بر اساس اختلاط چهار موج (FWM) و تکیه بر عدم انعطاف پذیری فرآیند ثانویه اشعه ایکس، معمولا برای پردازش سیگنال تمام نوری، مانند تولید پالس، تبدیل فرکانس، بازسازی دامنه و غیره استفاده می شود. پاسخ افزایش سریع فیبرهای اشباع شده پارامترهای نوری (FOPA) باعث کاهش نوسانات شدت سیگنال ورودی می شود. چنین برنامه ای باعث می شود که تقویت کننده در رژیم اشباع خود عمل کند و بنابراین ضرورت را تشدید می کند برای توصیف مناسب طیف جذب اشباع FOPA ها. FOPA تک پمپ که در رژیم خطی کار می کنند تنها یک محصول FWM غالب (idler) است که به طور متقارن با توجه به فرکانس پمپ قرار می گیرد. در این حالت، طیف به دست آوردن تقارن با دو قله افزایش مربوط به دو فرکانس سیگنال فرکانسی در اطراف پمپ متقارن است. ویژگی متقارن طیف نفوذ غیر اشباع از این واقعیت است که فاکتور عدم سازگاری فاز خطی، Δβ بستگی به تنها پراکندگی پراکندگی نظم و همچنین قدرت تقریبی جداسازی فرکانس سیگنال پمپ دارد. با این حال برخی از عدم تقارن طیفی ممکن است برای FOPA های غیر اشباع پهنای باند به عنوان یک نتیجه از پراکندگی رامان تحریک شده مشاهده شود. در حالت ریکاوری غیرخطی، طیف نفوذ اشباع باقی می ماند تا زمانی که محصولات FWM بالاتر (HFPs – محصولات FWM غیر از idler) به طور قابل توجهی رشد نمی کنند. با این حال، در شرایط اشباع قوی، قدرت برخی از HFP ها ممکن است به قدرت سیگنال برسد یا حتی آن را از بین ببرد و بنابراین در تجزیه و تحلیل طیف به دست آوردن این محصولات دیگر نمی تواند نادیده گرفته شود.

Year: 2012

Publisher : IEEE

By :  Zohreh Lali-Dastjerdi , Karsten Rottwitt, Michael Galili, and Christophe Peucheret

File Information: English Language/ 10 Page / size: 680 KB

Download

سال : 1391

ناشر : IEEE

کاری از : زهره لالی دزدیردی، کارستن روتیتیت، مایکل گاللی و کریستوف پژوهرت

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 10صفحه / حجم : KB 680

لینک دانلود