Spatiotemporal nonlinear dynamics in graded-index multimode fibers

Uzaysal-zamansal atım ilerleyişi çok modlu fiberlerde genellikle kaotik olarak değerlendirilmiştir. Fiber içerisinde ilerleyen ışının periyodik öz-görüntülemeye maruz kalmasını sağlayan mod dalga sayılarının eş aralıklarla dizilmesi sonucunda kademeli-indeks çok modlu fiberlerde bu karışıklık daha azdır. Bu benzersiz olgu modlar arasında birleşmeyi de etkilediği için kademeli-indeks çok modlu fiberler uzaysal-zamansal atım ilerleyişi çalışmaları için ideal sınama ortamıdır. Bu tezde, kademeli-indeks çok modlu fiberlerde çeşitli uzaysal-zamansal doğrusal olmayan dinamikler çalışılarak dalgaboyu dönüştürme, kademeli Raman saçılımının tetiklediği süpersüreklilik oluşturma ve tamamen fiber ve tamamen normal yayılma düzeninde çalışan lazer kavitesi geliştirilmiştir. Normal yayılma düzeninde 800 nm dalgaboyunda 200 fs atımlar üretebilen bir Ti:Safir lazeri ile femtosaniye atımların uzaysal-zamansal kararsızlığı nümerik ve deneysel olarak keşfetildi. 90 THz frekans kayması ile Stokes ve anti-Stokes yanbantları deneylerde gözlemlendi. Yanbantların pompa atımının uzaysal dağılımını devralmasını sağlayan uzaysal-zamansal kararsızlığın imzası yanbantlar için yapılan karakterizeler sırasında gözlemlendi. Ardından ayarlanabilir çıkış özelliklerine sahip yüksek güçlü bir lazer sistemi uzaysal-zamansal doğrusal olmayan atım ilerleyişi çalışmaları için pompa kaynağı olarak geliştirildi. Bu kaynak lazeri kullanılarak kademeli Raman saçılımı ile başlayan MHz pompa atım tekrar oranında yüksek güçlü oktav-kaplayan süpersüreklilik oluşturulabildiği gösterildi. Bu özgün yöntem ile elde edilen sonuçlar literatürde kademeli-indeks çok modlu fiberler ile üretilen en yüksek güç ve tekrar oranına sahip süpersürekliliktir. Uzaysal-zamansal dalgaboyu dönüştürme çalışmalarına ek olarak küçük bir kademeli-indeks çok modlu fiber parçasının tek modlu fiberlerin arasında kullanımı ile kuşak geçirici filtre ve doyurulabilir emici olarak kullanılabilir. Literatürde ilk defa bu etkiler bir tamamen fiber ve tamamen normal yayılma düzeninde çalışan lazer kavitesinde birleştirilmiştir. Geliştirilen lazer kavitesi tasarımında mod-kilitleme doğrusal olmayan çok modlu karışma ile elde edilmiştir. Tamamen fiber lazer kavitesi tasarımı dissipative soliton atım türünü desteklemektedir ama bunun için kuşak geçirici filtreye ihtiyaç duymaktadır. Bu ihtiyaç çok modlu karışma tekrar görüntüleme tekniği ile karşılanarak, ultrakısa dissipative soliton atımları üretmek için basit tamamen fiber bir lazer tasarımı kurulmuştur. Geliştirilen lazer 44 MHz tekrar oranıyla 1030 nm dalgaboyunda 5 ps süreli atımlar oluşturmaktadır. Bu atımlar haricen 276 fs süresine kadar sıkıştırılabilmektedir. Tamamen fiber kavite tasarımı kararlılığı sağladığı için radyo frekansı alanında 70 dB mertebesinde kenar bandı baskılama ölçülmüştür.