Исследование вынужденного комбинационного рассеяния в оптических волокнах с целью разработки полностью оптических логических элементов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

О А! ¡КТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИМ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

СПИРИН Василий Владимирович

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫНУЖДЕННОГО КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ С ЦЕЛЬЮ РАЗРАБОТКИ ПОЛНОСТЬЮ ОПТИЧЕСКИХ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Специальноеть 01.04.03 - радиофизика

. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург - 1995

Работа выполнена в Ордена Ленина физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН

Научный руководитель:

доктор $мзико-математических наук, профессор Петров М.П.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор физико-математических наук Александров И.В. кандидат технических наук, доцент Щербаков A.C. Санкт-Петербургский Государственный Университет Телекоммуникаций им. М.А. Бонч-Бруевича

л Защита состоится " <% и, 1995 Г. в

IО часов , на заседании специализированного совета К.063.38.11 в Санкт-Петербургском Государственном техническом университете по адресу 1Э3251, Санкт-Петербург, Политехническая ул. 29, корпус К. аудитория З^тЬ .

-Автореферат разослан_;_1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Загрядский С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Исследование нелинейных явлений в оптических волокнах, в частности вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР), является одной из важнейших задач современной нелинейной оптики и квантовой электроники. Нелинейные явления в оптических волокнах наблюдаются при мощностях накачки на несколько порядков меньших, чем при использовании объемных сред. Например, при попутном ВКР, усиление в 18 Дб в волокне наблюдалось в работе гп при средней мощности всего лишь 6 мвт, при частоте следования импульсов накачки 100' МГц. Высокая эффективность нелинейных явлений в оптических волокнах связана с

ТП

возможностью достижения большой (до 10 Вт ' см") интенсивности излучения в -сердцевине волокна и одновременно большой (до нескольких километров) длины взаимодействия света с веществом, ограниченной, в пределе лишь затуханием света. Низкие пороги нелинейных явлений в оптических волокнах обуславливают перспективность использования световолокна, в качестве нелинейной среды, при проведении самых разнообразных фундаментальных и прикладных исследований в области нелинейной оптики.

Гзк, например, в последние годы ведутся интенсивные исследования по использованию оптического волокна в полностью оптических переключающих и цифровых информационных системах П-51. Интерес к 'волокну со стороны исследователей, занимающихся оптическими методами обработки информации, связан с широкой полосой пропускания' оптического волокна, легкостью решения проблемы теплоотвода в протяженных нелинейных элементах при больших тактовых частотах, легкостью сопряжения волоконных систем обработки со связными волокнами. Последнее весьма актуально, учитывая все более широкое распространение волоконных линий связи. В литературе, как правило, обсувдаются нелинейные пороговые вентили, основанные на нелинейных интерферометрах Саньяка, Маха - Цендера или использующие поляризационные эффекты. Вместе с тем, значительный интерес представляют исследования возможности использования ВКР для синтеза полностью оптических логических вентилей, так как ВКР в

волокнах наблюдается при мощностях сравнимых с мощностями переключения штэрферометрических схем. Однако, в отличии от них, ВКР практически нечувствителен к изменению температуры, давления и других внешних условий. Кроме того ВКР в кварцевом волокне может обеспечить значительное (20-30 ДО) усиление импульсов пикосекундаого диапазона длительностей.

ВКР в оптических волокнах имеет значительные особенности, связанные с волноводными и дисперсионными свойствами световодов. Исследование этих особенностей Представляет значительный научный и практический интерес, связаный как с синтезам ВКР вентилей, так и с решением таких практически важных задач, как создание и совершенствование ВКР лазеров и ВКР усилителей. Модовая структура излучения накачки оказывает существенное влияние на нелинейные процессы в оптических волокнах, определяя, например, возможность развития четарехфотонных процессов в маломодовых волокнах или сложную модовую структуру стоксовой волны в существенно многомодовых волокнах. Исследование влияния волноводах свойств волокна,, в частности профиля показателя преломления световода на модовую структуру рассеянного излучения позволяет оптимизировать параметры световодов при решении конкретных проблем.

Трансформация энергии накачки в высшие стоксовы компоненты позволяет использовать ВКР для генерации монохроматического излучения в спектральных диапазонах, где отсутствуют другие доступные лазерные источники. Существенной проблемой при каскадном ВКР является увеличение доли накачки, трансформируемой в нужную стоксову компоненту. Одним из возможных путей решения этой задачи является использование волокна с сильным спектрально зависимым затуханием.

Важной задачей является исследование пороговых условий ВКР и возможности снижения порога в световолокне. Порог ВКР может быть снижен при изготовлении волокна с малым поперечным сечением световедущей жилы и при использовании в ней более эффективных ВКР материалов. Снижение порога может быть достигнуто также за счет увеличения длины взаимодействия импульса накачки и стоксова импульса в условиях согласования их

групповых скоростей и в кольцевых лазерных схемах.

Цель работы. Основной целью данной работа является исследование особенностей попутного ВКР в стеклянных к капиллярных оптических волокнах и изучение возможности построения полностью оптических волоконных вентилей и цифровых систем на основе ВКР в световолокне.

Основные положения, выносимые на зашит?/.

1. Высокая эффективность нелинейных процессов в оптических волокнах позволяет создавать на их основе полностью оптические логические элементы, производительность которых, в случав использования ВКР может достигать 10у - 1011 переключений в

_ТП -ТО

секунду, при потребляемой энергии 10 х - 10 Д:к / перекл.

2. На основе предложенного ВКР вентиля ИЛИ-НЕ может быть синтезирована произвольная цифровая схема, в том числе осуществлена полностью оптическая регенерация и долговременное хранение информации, циркулирующей в замкнутом контуре.

3. В существенно многомодовых стеклянных и капиллярных оптических волокнах модовая структура стоксовой компоненты в значительной степени определяется профилем показателя преломления волокна. 8 ступенчатых волокнах возможен режим согласования групповых скоростей накачки и стоксовой компоненты , распространяющихся в различных модовых группах, а в градиентных - трансформация энергии многомодовой накачки в основную моду стоксова'излучения.

4. Е оптических Еолокнах с сильным спектрально зависимым затуханием возможно 'значительное увеличение энергии, перекачиваемой в высшие стокссвы компоненты при каскадном ВКР.

5. Порог ВКР может Сыть значительно снижен в кольцевых ВКР лазерах в условиях согласования групповых скоростей накачки и стоксовой компоненты, при условии малости потерь стоксовой компоненты.

Научная новизна.

I. Впервые предложено использовать ВКР в оптических волокнах для синтеза полностью оптических логических . и переключавших элементов. Показано, что предложенный ВКР вентиль ¡Ш-НЕ образует функционально полную элементную базу цифровых

оптических устройств , и отвечает всем требованиям каскадаруемостк логических, элементов.

2. Впервые экспериментально продемонстрирована возможность полностью оптической регенерации сигналов в замкнутой кольцевой структуре на основе волоконного вентиля ШШ-НЕ. Также впервые, экспериментально исследована схема полностью оптической динамической пзмати на основе ВКР вентиля ЩЩ-НЕ с многократной, до 10" .циклов регенерацией оптических сигналов.

3. Проведено детальное теоретическое и экспериментальное исследование модовой структура рассеянного излучения в существенно многомодовых оптических волокнах. Впервые показано, что в ступенчатых волокнах возможно согласование . групповых скоростей импульсов накачки и стоксовой компоненты, распространяющихся в различных модовых группах световода и трансформация энергии многомодовой накачки в основную моду стоксова излучения в градиентных световодах.

4. ' Проведено теоретическое и экспериментальное исследование порогового инкремента ВКР усиления в одномодовых оптических волокнах в условиях когда накачка распространяется в области нормальной дисперсии групповых скоростей, а стоксова волна в области аномальной дисперсии. Впервые экспериментально исследована динамика развития генерации и снижение порога ВКР в кольцевом ВНР лазере, в условиях согласования . групповых скоростей. Показано, что снижение порога определяется потерями стоксовой компоненты.

Практическая ценность. Практическая ценность работы состоит в развитии физических представлений о специфике ВКР в оптических волокнах, что позволяет расширить' возможности использования волокна в оптических усилителях , лазерах, а также в полностью оптических, цифровых . системах обработки информации.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на: VI Всесоюзной школе - семинаре по оптической обработке информации (Фрунзе, 1986), 14-гь

coner?s? of the international commission for optic (Ouebec. Canada. 1987 1, IIГ ВС6С0ЮЗН0Й КОНфереНШИ! "Применение ЛЗЗероВ в технологии и системах передачи и обработки инфорлации" (Таллин, 1987), Optical coir,Putins 'Toulon. France. 1988), Международных конференциях по когерентной и нелинейной оптике КиНО'88 И Кино'91 (Минск, 1988), "(Ленинград, 1991), II ,111 Мете/народных конференциях "Физические проблемы оптической связи и обработки информации" (Севастополь 1991), (Севастополь 1992), Международной конференции по волоконной оптике isfoceu (Ленинград, 1391).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения; содержит 5в рисунков и фотографии, 5 таблиц. Полный объем диссертации - 165 страниц.

СОДЕШНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности проведенных в диссертационной работе исследований, представлены основные положения работы, вынесенные на защиту.

Б первой главе диссертации приведен обзор литературы , отражавший современное состояние исследований полностью оптических логических и переключавших элементов на основе нелинейных явлений в оптических волокнах, а также обзор работ по ЕКР в оптических волокнах.

Вторая глава диссертации содержит результаты исследования волоконных ВКР вентилей.

В §' 2.1 описаны обшие принципы построения и функционирования волоконно-оптических логических и переключающих элементов на основе механизма ВКР. В основе построения волоконных логических ВКР элементов лежит явление перекачки энергии из накачки в стоксову компоненту в процессе усиления стоксовой волны в ВКР активной среде оптического волокна.

На рис.1 приведена схема волоконного ВКР вентиля ИЛМ-НЕ. Функционально ВКР элемент состоит из 2х отрезков волокна, ВКР усилителя iAi и ВКР генератора <g>. ВКР генератор это тот же усилитель, но сбольшм инкрементом усиления, обеспечивающий

генерацию интенсивного стоксового излучения из шумов спонтанного рассеяния, даже в отсутствии входного стоксового излучения. Из ВКР усилителя в ВКР генератор подается лишь излучение накачки на длине- волны а.^. Стоксово излучение отсекается спектральным фильтром (К).

А в

ко кр

Рис.1

Входными сигналами логического ВКР элемента ШШ-КЕ служат импульсы со стоксовой для ВКР усилителя длиной волны (а,ы, а в качестве выходного сигнала используется стоксово излучение ю» из ВКР генератора.

3 § 2.2 представлены результаты теоретического анализа возможности каскадирования волоконных ВКР вентилей. Требование каскадируемости подразумевает регенерацию сигнальной последовательности, проходящей через вентиль. Для полной регенерации необходимо восстановление амплитуда импульсов, формы огибающей, а также временного положения импульсов в сигнальной последовательности. На рис.2 представлена результаты численного расчета изменения амплитуда стоксовых импульсов при их циркуляции по замкнутому контуру с включенным в него волоконным ВКР вентилем . При корректном восстановлении амплитуды реализуется оистабилышй режим работы контура, стоксов импульс последовательно принимает высокое и низкое значение.

Flic. 2 Рис.3

В § 2.3 показано, что на основе волоконного вентиля !Ш-НЕ может быть синтезирована вычислительная система, произвольной сложности, причем производительность такой вычислительной системы может не зависеть от задержки сигнала в волоконном вентиле. Рассмотрена, в качестве примера, возможная аппаратная реализация на основе волоконного ВКР вентиля ИЛИ -НЕ,генератора псевдослучайных чисел.

В § 2.4 приведены оценки предельных параметров волоконных ВКР элементов. Быстродействие волоконных ВКР элементов определяется минимально допустимым перистом следования импульсов, который зависит от длительности импульса и времени восстановления материальной системы из возбужденного состояния в основное, когда можно гарантировать отсутствие взаимодействия между соседними импульсами. Это время можно оценить по порядку величины, как 3-5 Тг, где Tj- время релаксации энергии. Считая, что Тг = 10 т,, а длительность импульса при оптимальных условиях усиления > 20 т2 т, получим, что максимальное быстродействие ВКР элементов лежит в пределах 10® -10**, так как время дефазировки Тп для традиционных ВКР' активных сред лежит в пределах Q.I-I0 пс Г71.

Если накачка и стоксова компонента имеют одинаковый знак* дисперсии групповых скоростей аффективная длина их взаимодействия ограничивается временным рассогласованием огибающих импульсов г61 , а в случае согласования групповых скоростей, либо I/I6 дисперсионной длины для импульсов длительностью меньшей 30 пикосекунд , "либо затуханием для импульсов большей длительности. ЗфЗ&ктивная длина взаимодействия, определяемая затуханием света в волокне составляет около 8 - 10 км для диапазнов 1,3 мкм и 1.5 мкм. Минимально достижимая плотность энергии переключения ^ ,при согласовании групповых скоростей, равняется 0.1 пДж / мкм" для импульса длительностью 30 пс.

В третьей главе диссертации приведены результаты экспериментального исследования волоконно-оптических структур на основе ВКР вентилей.

В § .3.1 представлены результаты экспериментального и численного исследования последовательностной логической схемы: гер.еротора - делителя частоты следования импульсов. - В эксперименте BKF вентиль НЕ был выполнен из единого двухметрового отрезка кварцевого капиллярного свет~ ••■■; с внутренним диаметром 30 мкм. Капилляр был заполнен смесьн толуола tCyHgi с четыреххлористым углеродом <cci4>. Различные части двухметрового отрезка волокна выполняли функции ВКР-усилителя, спектрального фильтра (при нагреве до 25.4е С) и ЁКР-генератора. Для накачки использовался цуг импульсов длительностью 50 пс 2-й гармоники fkUYAio,., лазера с пассивной синхронизацией мод. Глубина модуляции выходной стоксовой последовательности "К" изменялась от 1.5 до 100 и выше, при изменении • коэффициента проникновения стоксова излучения ке из 1-го отрезка волокна во 2-й, от к = 0.1 до к = 0.001 (Рис.3), глубина модуляции зависела,¿акже, от текущего значения мощности импульса накачки в цуге. Полученные результаты качественно совпадают ■ с результатами численного моделирования представленными в § 2.2, а также, в § 3.1.

В §,3.2 представлены результаты экспериментального исследования полностью оптической динамической памяти с ВКР

регенерацией информационных стокссеых импульсов. Схема полностью оптической динамической кольцевой памяти представлена на рис.4, ина включает в сеоя :источник накачки с фарадеевской развязкой (РА), устройство ьвода накачки в волоконный контур, одновременно обеспечивавшее замыкание волоконного контура для излучения на дл1ше волглы сигнала, ВКР - .усилитель (а), спектрально селективный фильтр (ЗК), совмещенный с устройством вывода информации из контура, ВКР - Генератор (О), основная волоконная линия задержи, соеспечиважая требуемую емкость памяти, перестраиваемая линия задержки (ти) для подстройки синхронизма импульсов накачки и сигнальных импульсов. В качестве источника накачки использовался непрерывный ад: уду лазер с активной синхронизацией мод.

о .„ ОЁЗ

Рис. 4

Лазер излучал непрерывный цуг импульсов с частотой следования 1и0 МГц на длине волны 1064 нм.,со средней мощностью 10 Вт.

отклонение величины задержки от оптимальней величины гоиволило к срыву режима с двумя устойчивыми состояниями и переходу к режиму с одним устойчивым' состоянием, в котором лаолкдалась генерация цуга стоксовых импульсов постоянной

амплитуды. Экспериментальные исследования- продемонстрировали работоспособность динамической волоконной памяти в достаточно акроком диапазоне мощностей накачки при практически неограниченном времени хранения информации. В эксперименте частота следования импульсов в волоконном контуре равнялась IQâ Га, емкость контура 500 бит. Циркуляция импульсов по волоконному контуру наблюдалась в течении 10 минут.

Четвертая глава посвящена изучению особенностей ВКР в стеклянных и капиллярных оптических волокнах. Исследовались многомодоьые ступенчатые и градиентные волокна из кварцевого стекла с сердцевиной диаметром 50 мкм, легированной Ge0o, числовой апертурой 0.2, а также капиллярные световоды, заполненные толуолом и cci4 с диаметром сердцевины 30 мкм.

3 § 4.1 рассматривается модовая структура стоксовых кошонент попутного ВКР в оптических волокнах. В градиентном стеклянном волокне наблюдается значительное преимущество в усилении низших мод стоксова излучения. Инкремент усиления стсксова луча можно определить интегралом по траектории луча:

G< rmsx rm«:elnr < Vn»,1/,al Ш Wlnf ( vn! I''''sl>d2 (I >

где: гта},- максимальное расстояние от луча до оси волокна г, к(г), Кг) - коэффициенты ВКР усиления и интенсивность накачки, а профиль показателя преломления описывается квадратичным выражением п = п1 - о.ь «2, где г- текущее расстояние от луча до оси s. •

На рис.5 приведен относительный инкремент усиления, вычисленный на основании экспериментально измеренных распределений интенсивности и концентрации <ЗеО„ по поперечному сечению сердцевины градиентного толокна. В ' эксперименте стоксовы компоненты, начиная со второй, распространяются практически лишь в виде одной основной мода волокна .

Модовая структура стоксового излучения в ступенчатых многоходовых волокнах определяется не только профилем показателя преломления , но и существенно зависит от

длительности импульса накачки. На рис.6 * представлены относительные задержки меридиональных лучей, вычисленные на основании экспериментально измеренного профиля показателя преломления.

Рис.5 Рис.6

Яри возбуждении попутного стационарного ВКР в ступенчатых волокнах импульсами, длительность которых существенно медъше групповой задержки между крайними канализируемыми модами дг^, значительное преимущество в усилении имеет группа высших стоксовых мод, таких, что распространяющиеся в них стоксовы импульсы имеют одинаковую групповую скорость с импульсами накзчки, распространяющимися в основной моде волокна и экспериментально наблюдается лишь одна кольцевая составляющая стоксова излучения. При возбуждении ВКР импульсами лазера с модулированной добротностью, с длительностью огабашей импульса порядка 10-20 не, наблюдается сложное распределение энергии первой стоксовой компоненты в дальней зоне, имеющее и осевые и кольцевые составляющие.

В § 4.3, на основании проведенных исследований, предложена модифицированная схема ВКР вентиля НЕ с модовой фильтрацией излучения.

Э § 4.4 экспериментально и теоретически рассмотрено ВКР в оптическом волокне с сильным спектрально зависимым затуханием. Теоретическое рассмотрение основывается на численном решении системы уравнения ВКР, учитывающей первую и вторую стоксовы компоненты. В эксперименте, сильное спектрально зависимое затухание для нужной длины волны обеспечивалось при нагреве капиллярного световода, заполненного смесью толуола с четыреххлористым углеродом.

Внесение большого затухания на-- длине волны второй

стоксовой компоненты увеличивает пороговом мощность накачки,

необходимую ■ для эффективной ' генерации второй _ стоксовой

компоненты, что, в свою очередь, увеличивает диапазон

мощностей накачки, при которых происходит перекачка энергии

только в первую стоксову компоненту. Эффективность перекачки

энергии из накачки в первую стоксову компоненту зависит от

отношения коэффициента затухания к погонному усилению: ' g

- a ,,s.'dP . eií о

Экспериментальна получено увеличение энергии первой стоксовой компоненты в 1.3 раза. При оптимизации условий эксперимента и получении большего отношения а 2 ■' 6 13,10 может быть достигнуто при увеличении длины волокна; можно значительно увеличить долю энергии, содержащуюся в выбранной стоксовой компоненте, что может быть использовано при оптимизации режимов работы ВКР усилителей, а также при создании перестраиваемых,ВКР генераторов света.

В пя т _о й___главе диссертации представлены результаты

исследования возможности снижения порога ВКР в кольцевых схемах, в условиях согласования групповых скоростей импульсов накачки и стоксовой компоненты. Минимальная энергия, необходимая для переключения волоконных ВКР вентилей определяется порогом ВКР, поэтому при снижении порога ВКР улучшаются энергетические характеристики ВКР вентилей.

В § 5.1 проведена оценка ошибок определения порогового инкремента eth , возникавших при использовании модели .учитывающей истощение накачки, критерия, описанного в fái, а также оценки :

О., = сР 'еа = 16 < 2 >

th crit о

где: e -эффективная площадь.сердцевини волокна, о -затухание накачки, к- коэффициент ВКР усиления. • Также проведено сравнение экспериментально измеренного порогового инкремента ВКР в кварцевом волокне ,в условиях согласования групповых скоростей накачки и стоксовой компоненты , что позволяет в первом приближении пренебречь дисперсией групповых скоростей, с пороговыми инкрементами вычисленными на основании различных критериев.

Экспериментально измеренное значение порогового инкримента усиления о h для кварцевого волокна длиной 2.43 км, одномодового в области 1.32 мхм равняется' 20.6 и хорошо совпадает с расчетным значением .orh=20,полученным на основании модели, учитывающей истощение накачки. Значения о „h, при использовании критерия, описанного в примерно на 10-15 % меньше.

В § 5.2 представлены результаты исследования порога возбуждения кольцевого волоконного ВКР лазера вблизи области нулевой дисперсии групповых скоростей

Зависимость средней мощности излучения волоконного лазера ?„ и величины стоксового сдвига д от расстройки дАины резонатора лазера "S" представлена на рис.7. Нулевая расстройка длины резонатора соответствует оптической длине кольцевого резонатора кратной периоду следования импульсов накачки. Ка рис 3 представлены результаты численного расчета и экспериментального измерения снижения пороговой мощности при согласовании групповых скоростей накачки и стоксовой компоненты. Экспериментально получено снижение пороговой мощности ВКР1 в 4 раза после 50 циклов усиления стоксового сигнала. При бесконечно большом числе циклов, . пороговая мощность может быть снижена в о/1 -Infi раз, где о-порогошй инкримент ВКР усиления, а f - коэффициент ослабления стоксового сигнала при обходе контура усиления, связанный как с эффективностью обратной связи, так и с затуханием в вслокне.

N

Рис.7 тс.а

В Заключе'нш сформулированы основные результаты диссертационной раоотн :

1.Показано, что высокая эффективность нелинейных явления в оптических волокнах позволяет создавать на их основе полностью оптические логические элементы, производительность которых, в случае использования явления ВНР может достигать 10" -ю11 переключений в секунду, при потребляемой энергии Ю-10-Ю-" Дж-переключение.

2.Впервые предложен волоконный ВКР вентиль ЙЛИ-НЕ, образующий функщонально полную элементную базу логических устройств. Теоретически показано, что 'волоконный ВКР вентиль ЙЛИ-НЕ 'удовлетворяет всем требованиям каскадируемости логических элементов; вентиль имеет устойчивую передаточную характеристику типа вход-выход, значительный коэффициент усиления по уровню логической единицы.

3.На основе результатов исследований впервые

экспериментально, продемонстрирована возможность многократной, полностью оптической регенерации и хранения последователности импульсов в кольцевых схемах с помощью ВКР элемента 1Ш-НЕ.

4.Проведаны экспериментальные и теоретические исследования модовой структуры излучения при попутном стационарном ВКР в существенно многомодовых стеклянных и кагшлярных оптических волокнах. Показано, что в градиентных sio0-M>o., стеклянных волокнах наблюдается значительное преимущество в усилении основной моды стоксова излучения. В ступенчатых sio.> -»Geo., волокнах при преимущественном возбуждении накачкой низших мод волокна наблюдается сложная модовая структура стсксашх компонент, имеющая выраженные осевую и кольцевую составляющие. Появление кольцевой составляющей связано с равенством групповых скоростей импульсов накачки и стоксова излучения, распространяющихся в основной и группе высших, мод волокна соответственно.

5.Экспериментально и численно исследован процесс попутного ВКР в оптических волокнах с сильным спектрально зависимым затуханием. В условиях резко различного коэффициента затухания первой и второй стоксовой компонента наблюдалось значительное подавление второй стоксовой компоненты и .увеличение , энергии первой на 35%.

б.Проведено экспериментальное и теоретическое исследование пороговых условий ВКР в оптических волокнах. Рассмотрена динамика развития генерации и снижения порога ВКР в кольцевом волоконном лазере в условиях согласования групповых скоростей импульсов накачки и стоксовой компоненты. Экспериментально получено снижение пороговой мощности ВКР в 4 раза после 50 циклов усиления стоксова сигнала. Показано, что предельное снижение пороговой мощности определяется потерями стоксовай компоненты в кольце усиления.

Цитируемая литература

1. Bvron К. С. . burns D. .Grant К. S., Kermecw U.T. . Jcmston СЛ.. tJibbett W. Hiah вим svnchronoueiv pumped human iibre

ami'inic&tion// Eiectr. Lett. - 1УУ1. -v.27 . N7. -p, 697-59B, 1

'¿. Islam M.N. All-optical cascsdable NOR sate with sain.//

Optics Lett.-1990.-v.15,Мв.-p.417-419.

а. Гусовский Д.Д.,Дианов £.М.,Майер А.А..Неуструев В.Б.,0сико В.В..Прохоров л.М.,Ситарский К.Ю..Щербаков И. А. экспериментальное наблюдение самопереключения в туннельно-связанных оптических волноводах // Квант.электр. - 1987. -Т.14,Мб.- С. II44-1I47 .

4. Whitaker N. А. .Gabriel Jr .М.0.. Avramopoulos Н. .Ниапв А. АН -optical, all-tiber circulatms ehitt reaister with an

inverter.// Optics Lett.-1991.-v.16.N24.-p.1999-2001.

5. Jinno M.. Abe M. All-Optical reeenerator based on nonlinear fibre Saenac inter!eromster.// Eiectr.Lett. -1992.-v.28,N14.-p. 1350-1362.

б. Ахманов С.А..Лраоович K.H..Сухоруков А.П..Щеднова А.К. Комбинированные . э(£фэкты молекулярной релаксации- и дисперсии среды при вынужденном комбинационном рассеянии сверхкоротких световых импульсов /> ЖЭТФ.-1Э?2.~т.62,в.2.-

С ■ S2v5"**539

7. Остон Д. Пикосекундная нелинейная оптика.// Сверхкороткие световые импульсы.Под ред.Шапиро С. М.:Мир,1981.~480 с. В. Smith R.G. Optical power handlina capacity or low loss optical libera as determined bv stimulated Raman and Brillouin scattering // Applied Optics.- 1972.-v.11., M 11.- p.2489-2494.

Список работ по теме диссертации

X. Кузин Е.А., Петров М.П., Спирин В.В. Логический инвертор на эффекте вынужденного комбинационного" рассеяния света в оптическом волокне.// ' Письма в ЖТФ.-1986.-т.12,в.?.-с. 406-409.

2. Спирин В.В..Максютенко М.А.,Кузин Е.А.,Петров М.П. Генератор последовательности оптических импульсов на основе ВКР в световолокне // Плсьма в ЖТФ.-1988.-Т.14, В.Х2.- с.1144-1148

3. Kuain E. A. .Maksut?nko H.A.,i'etrov M.t'.,and Spirln V.V. All -optical fibre Ionic HOR aate usina stlmulateid Raman

ecatterinu // Opt. Comuutlne and f'roceesine.- 19Й1. -V.1.N2.-P. 163-167.

4. Петров M.П.,Кузин E.A..Белотицкий В.П.,Спирин В.Б. Полностью оптическая динамическая волоконная кольцевая память // Письма в ЖТФ.-1992.-т.18,вЛ?;- с.29-33.

5. Кузин Е.А.,Максютенко М.А.,Марэхонсв В.И.,Спирин В.В. Модовая структура <» стоксовых компонент попутного ВКР в оптических волокнах // Квант. элек.-1989.~т.16,нб.-с.1026-1032

tj. Петров М.П., Кузин Е.А., Максютенко М.А., Спирин В.В. ВКР в оптическом волокш с сильным спектрально- зависимым затуханием // Квант.элек.-1990.-т Л?,N9. - с. II99-I202.

?. V.I. Belotitekii. E.A. Kuzln. Н.Р. Petrov,, V.V. St>ir)n. I>emonstretlon of over 100 million round trips in recirculatine fibre loot? with all-octical reeeneratlon /' Electr. Lett.- 1У9Э.- v29. HI.- t?.4S-50.

8. Petrov M.P.. Bejlotitskii V.I.. Kuzm E.A..Makeutenko M.A..

Spirin V.V. Storaee and eeneration of octicallv »ncoclpd cuise ueina a SRS-invertor with feedback.// Prc-c. SP1E.-1»66.- v. 963.~ p.64-89. • ,

У. Спирин В.В., Петров М.П., Кузин Е.А., Белотицкий В.И. Исследование порога возбуждения кольцевого волоконного ВКР лазера вблизи области нулевой дисперсии групповых скоростей // ЖГФ.-1994.- Т.64,В.10.- С. I5I-I57

10. Спирин В.В., Смирнов Л.О. Пороговый инкремент ВКР усиления в оптических волокнах..'/ Письма в ЖТФ. -1994.- т.20, в.21. -С.29-33.