Spatiotemporal nonlinear dynamics in graded-index multimode fibers
Kademeli-indeks çok modlu fiberlerde uzaysal-zamansal doğrusal olmayan dinamikler
- Tez No: 506578
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. BÜLEND ORTAÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
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.
Özet (Çeviri)
Spatiotemporal pulse propagation in multimode fibers is generally considered as chaotic. Graded-index multimode fibers reduce the complexity due to its equal spacing of the modal wave numbers which also introduces a periodic self-imaging to the propagating beam. This unique phenomenon affects the coupling between the modes thus graded-index multimode fibers are an ideal testbed to study spa- tiotemporal pulse propagation. In this thesis, various spatiotemporal nonlinear dynamics studied in graded-index multimode fibers to achieve wavelength con- version, supercontinuum generation triggered by cascaded Raman scattering and to develop a novel all-fiber all-normal dispersion mode-locked laser cavity. In normal dispersion regime, spatiotemporal instability of femtosecond pulses discovered numerically and experimentally by exciting a graded-index multimode fiber with a Ti:Sapphire laser capable to generate 200 fs pulses at 800 nm. With 90 THz frequency shift, Stokes and anti-Stokes sidebands are observed. The signature of spatiotemporal instability which allows the sidebands to inherit the spatial distribution of the pump pulse is observed with the spatial characterization of the generated sidebands. Later a high power laser system with adjustable output parameters is devel- oped as a pump source for spatiotemporal nonlinear pulse propagation studies. By employing this source, with MHz pump pulse repetition rate high power octave- spanning supercontinuum generation triggered by cascaded Raman scattering is demonstrated. The results obtained with this novel method is the highest aver- age power and repetition supercontinuum source with a standard graded-index multimode fiber in the literature. Additional spatiotemporal wavelength conversion mechanisms, a small graded- index multimode fiber between single mode fiber segments can be used as a bandpass filter and saturable absorber. These effects are combined in an all- fiber all normal dispersion laser cavity for the first time in the literature. In the demonstrated cavity design, mode-locking is achieved by nonlinear multimodal interference in graded-index multimode fiber segment. All-normal cavity design supports dissipative soliton pulse formation but it requires bandpass filtering. This requirement is satisfied with multimode interference reimaging thus a unique and simple all-fiber cavity design is constructed to generate ultrashort dissipative soliton pulses. The developed oscillator generates 5 ps pulses at 1030 nm with 44 MHz repetition rate. These pulses are externally compressed to 276 fs. All-fiber cavity design ensures stability and 70 dB sideband suppression is measured in radio frequency domain.
Benzer Tezler
- Investigations into the evolution of heated liquid films
Isıtılan sıvı filmlerin evrimine ilişkin araştırmalar
OMAIR A. A. MOHAMED
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. LUCA BİANCOFİORE
- Optimization-based control, estimation, and ldentification of urban road transport systems
Başlık çevirisi yok
ISİK ILBER SİRMATEL
- Analysis of single trial evoked potentials using neural network structures and radial basis functions
Tek denemeli uyarılmış gerilimlerin sinir ağı yapılarıyla ve ışınsal temelli işlevlerle çözümlenmesi
RÜŞTÜ MURAT DEMİRER
Doktora
İngilizce
2002
Tıbbi BiyolojiBoğaziçi ÜniversitesiTıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. H. ÖZCAN GÜLÇÜR
- İstanbul'da 1987-2007 dönemi için bir konut tarihi anlatısı
A narrative for housing history in Istanbul between 1987-2007
ZEYNEP ATAŞ
