книги / Нелинейные эффекты в волоконной оптике

Оптическая нелинейность лежит в основе новых физических явлений, таких как генерация сверхкоротких лазерных импульсов, генерация суперконтинуума и других.

4. Оптические волокна являются уникальным физическим объектом для изучения нелинейных оптических эффектов как в видимой, так и в ближней инфракрасной областях спектра и исследования быстропротекающих процессов в атомах, молекулах и кристаллах. Нелинейная оптика – это чрезвычайно подходящий «полигон» для изучения нелинейных волн, например солитонов и близких к ним волновых пакетов.

Среди активно развивающихся направлений нелинейной волоконной оптики можно выделить следующие:

•создание полностью оптических (фотонных) переключающих элементов и устройств динамической памяти, не содержащих «электронной начинки», а также комбинированных оптоэлектронных устройств для обработки и хранения информации, в том числе на основе нелинейных эффектов в оптоволокне;

•разработка оптических волокон, легированных ионами редкоземельных химических элементов (эрбий Er, самарий Sm, иттербий Yb, неодим Nd, гольмий Но) и висмутом Bi. Нелинейности в таких волокнах в основном связаны с населенностью уровней легирующего элемента и возможностью оптического усиления на длине волны соответствующего перехода. Такие образцы могут использоваться в перестраиваемых лазерах и широкополосных усилителях;

•разработка волоконных лазеров сверхкоротких оптических импульсов нано- и фемтосекундного диапазона с широкой областью применения;

•создание фотонно-кристаллических световодов – оптических волноводов нового типа, отличающиеся по своей архитектуре, принципам действия и свойствам от обычных световодов. Благодаря своим уникальным свойствам световоды этого класса являются мощным средством оптических технологий и интересным объектом для фундаментальных исследований, позволяющим наблюдать новые физические эффекты. Являясь одним из наиболее значительных достижений оптических технологий за последнее десятилетие, фотонно-кристаллические световоды открывают новое направление в оптической физике, приводя

креволюционным изменениям в области оптической метрологии, нелинейной оптики и оптики сверхкоротких импульсов. Начатые в по-

221

рядке инициативных научно-исследовательских проектов работы российских ученых и технологов, направленные на развитие новых оптических технологий на основе использования фотонно-кристаллических волокон, в последние годы получили государственную поддержку в рамках российской федеральной целевой научно-технической программы.

Нелинейные оптические эффекты широко используются в самых различных областях современной оптической техники: в высокоточных оптических датчиках, биосенсорах, кремниевой фотонике, интерферометрии, волоконно-оптических линиях связи. Это направление науки и техники быстро развивается.

Оптические системы передачи информации, появившиеся в начале 60-х гг. ХХ в., прошли несколько принципиальных этапов развития

исегодня представляют собой основную базу совершенствования всех проводных телекоммуникаций. Они применяются на всех участках сетей связи: магистральных и внутризоновых, местных транспортных

исетях доступа вплоть до терминалов пользователей – всюду они заняли свои позиции благодаря широкополосности и помехоустойчивости. Несомненно, будущее принадлежит коммуникационным сетям, в которых процессы преобразования, передачи и коммутации сигналов будут происходить исключительно в оптическом диапазоне частот.

222

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика. – М.: Мир, 1996. –

323 с.

2.Бломберген Н. Нелинейная оптика. – М.: Мир, 1966. – 424 с.

3.Шен И. Принципы нелинейной оптики. – М.: Мир, 1989. – 560 с.

4.Дмитриев В.Г., Тарасов Л.В. Прикладная нелинейная оптика. –

М.: Физматлит, 2004. – 512 с.

5.Цернике Ф., Мидвинтер Д. Прикладная нелинейная оптика. – М.:

Мир, 1976. – 262 с.

6.Шуберт М., Вильгельми Б. Введение в нелинейную оптику. –

Ч. 1. М.: Мир, 1973. – 245 с.; Ч. 2. М.: Мир, 1979. – 512 с.

7.Беспалов В.И., Пасманик Г.А. Нелинейная оптика. – М.: Наука, 1980. – 282 с.

8.Бейли Д., Райт Э. Волоконная оптика: теория и практика. – М.:

Кудиц – Пресс, 2008. – 320 с.

9.Чео П. Волоконная оптика. Приборы и системы. – М.: Энерго-

атомиздат, 1988. – 279 с.

10.Унгер Х. Планарные и волоконные оптические волноводы. –

М.: Мир, 1980. – 312 с.

11.Клышко Д.Н. Фотоны и нелинейная оптика. – М.: Наука, 1980. –

265 с.

12.Делоне Н.Б. Взаимодействие лазерного излучения с веществом. –

М.: Наука, 1989. – 278 с.

13.Теория многофотонных процессов в атомах / Л.П. Рапопорт [и др.]. – М.: Энергоатомиздат, 1978. – 276 с.

14.Сухоруков А.П. Нелинейные волновые взаимодействия в оптике и радиофизике. – М.: Наука, 1988. – 232 с.

15.Дифракция и волноводное распространение оптического излучения / С. Солимено [и др.]. – М.: Мир, 1989. – 664 с.

16.Сущинский М.М. Вынужденное рассеяние света. – М.: Наука,

1985.

17.Келих С. Молекулярная нелинейная оптика. – М.: Наука, 1981.

18.Ландсберг Г.С. Оптика: учеб. пособие для вузов. – М.: Физмат-

лит, 2003. – 848 с.

19.Филиппов А.Т. Многоликий солитон. – М.: Наука, 1990. – 225 с.

223

20.Солитоны / под ред. Р. Буллафа, Ф. Кодри. – М.: Мир, 1983. –

408 с.

21.Ньюэлл А. Солитоны в математике и физике. – М.: Мир, 1983. –

325 с.

22.Оптические солитоны / Ю.С. Кившарь [и др.]. – М.: Физматлит,

2005.

23.Карпман В.И. Нелинейные волны в диспергирующих средах. –

М.: Наука, 1973. – 215 с.

24.Рыскин Н.М., Трубецков Д.И. Нелинейные волны. – М.: Наука, 2010. – 296 с.

25.Розанов Н.Н. Нелинейная оптика: учеб. пособие. Ч. 1. Уравнения распространения излучения и нелинейный отклик среды. – СПб: СПбГУИТМО, 2008. – 95 с.

26.Булгакова С.А., Дмитриев А.Л. Нелинейно-оптические устройства обработки информации: учеб. пособие. – СПб: СПбГУИТМО, 2009. – 56 с.

27.Взаимодействие лазерного излучения с веществом (силовая оптика) / М.Н. Либенсон [и др.]. – Ч. 1. Механизмы поглощения и диссипации энергии в веществе. – СПб: СПбГУИТМО, 2005. – 84 с.

28.Клюев В.Г. Нелинейные явления в оптоволоконных системах: учеб. пособие для вузов. – Воронеж: ВГУ, 2008. – 59 с.

29.Беспрозванных В.Г., Первадчук В.П. Нелинейная оптика: учеб. пособие. – Пермь: Изд-во ПГТУ, 2011. – 200 с.

30.Мелких А.В., Повзнер А.А. Физика нелинейных явлений: учеб. пособие. – Екатеринбург: УГТУ – УПИ, 2009. – 144 с.

31.Влияние фазовой самомодуляции на вынужденное рассеяние Мандельштама – Бриллюэна в волоконно-оптических линиях связи /

В.Ю. Голышев [и др.] // ЖТФ. – 2004. – Т. 74, вып. 7. – С. 66–69.

32.Фазовая самомодуляция излучения в волоконно-оптических линиях связи / В.Ю. Голышев [и др.] // Квантовая электроника. – 2006. –

Т. 36, № 10. – С. 946–950.

33.Золотовский И.О., Семенцов Д.И. Модуляционная неустойчивость волнового пакета в периодически-неоднородном нелинейном волоконном световоде // Квантовая электроника. – 2001. – Т. 31, № 1. –

С. 50–54.

224

34.Золотовский И.О., Семенцов Д.И. Модуляционная неустойчивость оптического излучения в одномодовых усиливающих световодах //

Квантовая электроника. – 2003. – Т. 33, № 3. – С. 268–270.

35.Желтиков А.М. Нелинейная оптика микроструктурированных волокон // УФН. – 2004. – Т. 174, № 1. – С. 73–105.

36.Желтиков А.М. Развитие технологии фотонно-кристаллических световодов в России // Российские нанотехнологии. – 2007. – Т. 2, № 1. –

С. 70–78.

37.Дианов Е.М. Волоконная оптика: сорок лет спустя // Квантовая электроника. – 2010. – Т. 40, № 1. – С. 1–6.

225

ПРИЛОЖЕНИЕ

П.1. Характеристики некоторых нелинейных оптических материалов

226

П.2. Характеристики применяемых волоконных брэгговских решеток

Волоконные брэгговские решетки

Спецификации

1. Волоконные решетки для применения в системах датчиков физических величин

2. Волоконные решетки для стабилизации длины волны полупроводниковых лазеров

4. Волоконные решетки для спектрального уплотнения каналов (DWDM –

100 GHz

227