Details
| Title | Численное исследование процесса генерации групп связанных солитонов высокого порядка в полностью волоконном кольцевом эрбиевом лазере = Numerical study of high-order soliton molecules generation process in an all-fiber erbium-doped ring lase // Оптический журнал. – 2025. – № 7. — С. 52-61 |
|---|---|
| Creators | Орехов И. О. ; Аверкиева У. С. ; Исмаил А. ; Янь Ф. ; Федоренко А. Ю. ; Сазонкин С. Г. ; Дворецкий Д. А. ; Денисов Л. К. ; Карасик В. Е. |
| Imprint | 2025 |
| Collection | Общая коллекция |
| Subjects | Физика ; Квантовая механика ; солитоны ; группы связанных солитонов ; солитоны высокого порядка ; эрбиевые лазеры ; кольцевые эрбиевые лазеры ; волоконные лазеры ; численные исследования ; солитонные молекулы ; solitons ; groups of coupled solitons ; high-order solitons ; erbium lasers ; ring erbium lasers ; fiber lasers ; numerical studies ; soliton molecules |
| UDC | 530.145 |
| LBC | 22.314 |
| Document type | Article, report |
| Language | Russian |
| DOI | 10.17586/1023-5086-2025-92-07-52-61 |
| Rights | Доступ по паролю из сети Интернет (чтение) |
| Record key | RU\SPSTU\edoc\76743 |
| Record create date | 8/27/2025 |
Предмет исследования. Процесс формирования групп связанных солитонов (солитонных молекул) высокого порядка в волоконном эрбиевом лазере с синхронизацией мод. Цель работы. Разработка математической модели, позволяющей выявить механизмы генерации групп связанных солитонов высокого порядка, а также определение влияния ключевых параметров резонатора фемтосекундного волоконного лазера на формирование устойчивых многоимпульсных состояний. Метод. Численный подход на основе связанных нелинейных уравнений Шредингера, решаемых методом фурье-расщепления с учетом нелинейности показателя преломления, насыщения усиления и влияния поляризационных эффектов. При моделировании учитывалась конфигурация полностью волоконного кольцевого эрбиевого лазера с высоконелинейным волокном в резонаторе. Основные результаты. Получено устойчивое решение уравнения Шредингера для более чем десяти связанных импульсов, что подтверждает возможность генерации солитонных молекул высокого порядка. Установлено, что главным фактором, отвечающим за расщепление исходного импульса на множество связанных солитонов, является высокое усиление активной среды, а поляризационные эффекты и фазовые задержки позволяют тонко регулировать число и временное разделение импульсов. Результаты согласуются с экспериментальными данными и теорией квантования энергии в фемтосекундных волоконных лазерах. Практическая значимость. Предложенная модель может быть использована для улучшения волоконных лазеров, что актуально для квантовых вычислений и оптических коммуникаций.
Scope of research. Process of formation of high-order bound soliton groups (soliton molecules) in an erbium-doped fiber laser with mode-locking. The purpose of the work. Development a numerical model that enables us to investigate the mechanisms underlying the formation of high-order bound soliton groups (soliton molecules), as well as determining the influence of key parameters of a femtosecond fiber laser resonator on the emergence of stable multi-pulse regimes. Method. A numerical approach based on coupled nonlinear Schrodinger equations, solved using the split-step Fourier method while accounting for refractive index nonlinearity, gain saturation, and polarization effects. In our simulations, we consider the configuration of a fully fiber ring erbium-doped laser with a highly nonlinear fiber in the resonator. Main results. A stable solution of the Schrodinger equation for more than ten bound pulses is obtained, which confirms the possibility of generating high-order soliton molecules. It is established that the main factor responsible for splitting the initial pulse into many bound solitons is the high gain of the active medium, while polarization effects and phase delays enable fine control over the number and temporal separation of the pulses. Results are in agreement with experimental data and the theory of energy quantization in femtosecond fiber lasers. Practical significance. The proposed model can be used to improve fiber lasers, which is highly relevant for quantum computing and optical communications.
