ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В предыдущих главах рассмотрены недавние достижения в области нелинейной оптики волоконных световодов. Включить в книгу самые последние результаты было сложно, во-первых, из-за разумных ограничений на размер текста и, во-вторых, из-за того, что активно проводимые исследования в этой области дают новую информацию практически ежедневно. Некоторые важные результаты, не вошедшие в основной текст, для большей полноты картины приведены ниже.

В последнее время значительное внимание уделяется исследованиям нелинейных процессов в планарных световодах [1 3], что обусловлено их возможными применениями в интегральной оптике [4] и в оптическом переключении [5]. Важные результаты получены с направленными нелинейными ответвителями [6 9], в которых зависимость показателя преломления от частоты приводит к переключению света между двумя модами волновода. Нелинейность световода позволяет создавать цельноволоконные нелинейные направленные ответвители [10-12]. В разд. 7.2 обсуждалось нелинейное переключение в двулучепреломляющих световодах. Недавно нелинейный направленный ответвитель с субпикосекундными временами переключения был реализован на основе световода с двумя сердцевинами [11]. В другой работе [13, 14] оптический эффект Керра был использован для оптического переключения в световоде с одной сердцевиной, поддерживающем две моды на рабочей длине волны. Интерферометрическое переключение, обусловленное модуляционной неустойчивостью в одномодовых световодах (см. разд. 5.1), наблюдалось в интерферометре Маха- Цандера [15]. Интерес к переключению в волоконно-оптических системах будет, вероятно, сохраняться в силу больших надежд, возлагаемых на оптические переключения вообще [5].

Использование световодов для создания лазеров и усилителей представляет значительный практический интерес. В гл. 8 и 9 говорилось о том, как такие нелинейные эффекты, как ВКР и ВРМБ, могут быть использованы для этой цели. Другая возможность состоит в использовании световодов, легированных ионами редкоземельных элементов [16 38]. Оптическая накачка позволяет

получить инверсную населенность уровней редкоземельных ионов и, следовательно, оптическое усиление на длйне волны соответствующего перехода. Легированный световод служит в качестве усилителя или, при помещении его в резонатор, в качестве лазера. Нелинейности в таких устройствах в основном связаны с населенностью уровней легирующего элемента. Световод играет в некотором смысле пассивную роль, выступая лишь в качестве матрицы для легирующих ионов. Однако спектр усиления редкоземельных ионов в световодах существенно уширен, что позволяет использовать их в перестраиваемых лазерах и широкополосных усилителях.

Непрерывная генерация в волоконном неодимовом лазере при комнатной температуре была продемонстрирована в 1974 г. [16]. С тех пор волоконные лазеры заметно усовершенствовались [17-25]. В таких лазерах возможна генерация одной продольной моды с шириной линии МГц [23]. При синхронизации мод в волоконном лазере генерируются импульсы Особенно большим интересом в последнее время пользуются лазеры и усилители на основе световодов, легированных ионами эрбия [26-32], поскольку их рабочая длина волны (вблизи 1,55 мкм) представляет большой интерес для волоконно-оптической связи. В волоконных лазерах использовались и другие редкоземельные элементы, такие, как самарий и иттербий [33, 34]. Недавно вместо световодов из плавленого кварца стали использоваться световоды на основе фтороцирконатных стекол. Такие световоды, легированные неодимом, позволяют получать усиление и лазерную генерацию в области 1,3 мкм [35, 36]. Они также применяются для работы в дальнем ИК-диапазоне вблизи мкм, для чего используется легирование гольмием или тулием [37, 38].

Некоторые световоды меняют свои оптические свойства под действием интенсивного светового излучения в течение периода от нескольких минут до нескольких часов. В разд. 10.5 обсуждалась генерация второй гармоники в световодах, подвергшихся воздействию импульсов излучения на длине волны 1,06 мкм. Другой фото-индуцированный эффект в световодах проявляется в появлении постоянной решетки показателя преломления в световодах, легированных германием, после воздействия на них непрерывного излучения аргонового лазера вблизи 0,5 мкм. Этот эффект впервые наблюдался Хиллом с соавторами [39] и затем интенсивно изучался [40 -50]. Его механизм, однако, не вполне ясен. Этот эффект фоточувствительности световода представляет практический интерес, поскольку световод с наведенной в нем решеткой действует как низкополосный брэгговский фильтр [40]. Кроме того, его дисперсия вблизи длин волн, на которых формируются решетки показателя преломления, аномальна Это свойство можно использовать для компенсации материальной дисперсии световодов в системах оптической

связи [46]. Более того, световоды с аномальной - дисперсией в видимой области должны в принципе поддерживать в этой области солитонный режим распространения импульсов. Они могут также применяться для сжатия импульсов без внешней нары решеток [48]. Однако измерения показали, что аномальная дисперсия существует только в узком спектральном диапазоне МГц) [50]. Для сжатия пикосекундных импульсов этот диапазон необходимо увеличить.

Нелинейные эффекты в одномодовых световодах не должны приводить к изменению пространственного распределения оптического поля. Иная ситуация в многомодовых световодах. Недавно экспериментально наблюдалась самофокусировка импульса ВКР при распространении импульса накачки длительностью по световоду с диаметром сердцевины 100 мкм [51]. В другом эксперименте [52] распространение импульса ВКР в области аномальной дисперсии многомодового световода приводило к формированию фемтосекундных солитонов (длительностью которые распространялись в основной моде, хотя импульсами накачки (длительностью 150 пс) возбуждалось множество мод. Интересные результаты были получены в эксперименте [53] по фазовой самомодуляции в градиентных многомодовых световодах, где она проявляет качественно новые черты по сравнению с тем, что наблюдалось в одномодовых световодах (см. гл. 4). Все эти результаты указывают на то, что систематическое изучение нелинейных эффектов в многомодовых световодах представляет несомненный интерес. Данные исследования находятся в начальной стадии и ждут своего продолжения.

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)

(см. скан)