Nonlinear ultrashort pulse propagation in novel optical fibers
Propagation non-linéaire d'impulsions ultracourtes
dans les fibres optiques de nouvelle génération
Résumé
Photonic crystal fibers (PCF) and conventional highly nonlinear fibers (HNLF) represent a new class of optical waveguide with novel dispersion and nonlinearity characteristics. In particular, these fibers allow us to strongly increase nonlinear effects while at the same time having control over multiple dispersion parameters. Many recent works have already exploited these properties for the generation of broadband spectra by means of supercontinuum generation. In order to study such spectral broadening, we need of course precise modeling of pulse propagation. Consequently, the extension of the existing models based on the nonlinear Schrödinger equation has been carried out to include effects such as the frequency response of the effective mode area and third harmonic generation. The consequences of such effects and new prospects for supercontinuum generation are described. Another attractive aspect of these novel optical fibers, in particular with HNLF, is their use in the important current development of femtosecond fiber sources, near the telecommunications wavelength at 1550 nm. Within this framework, two experimental systems were set up, respectively allowing us to obtain sub-30 fs pulses by nonlinear compression and to passively generate parabolic pulses. These devices are based on the use and management of very short lengths of commercial HNLF, leading to the implementation of ultracompact devices.
Les fibres à cristaux photoniques (PCF) et autres fibres fortement non-linéaires conventionnelles (HNLF) représentent une nouvelle catégorie de guides d'ondes optiques qui possèdent des caractéristiques de dispersion et de non-linéarité inédites. Elles permettent, en effet, d'accroître fortement les effets non-linéaires avec des paramètres de dispersion multiples. De nombreux travaux récents ont déjà exploité ces propriétés pour la génération de spectres à très large bande au moyen de la génération de supercontinuum. L'étude de tels élargissements spectraux, en particulier dans les PCF, nécessite alors une modélisation précise de la propagation des impulsions. L'extension des modèles existants basés sur l'équation non-linéaire d'enveloppe de Schrödinger a été réalisée pour inclure des effets tels que de la dépendance en fréquence de l'aire effective du mode guidé et la génération de troisième harmonique. Les conséquences de tels effets sont décrites ainsi que de nouvelles perspectives pour la génération de supercontinuum. L'autre aspect attrayant de cette nouvelle génération de fibres optiques, en particulier concernant les HNLF, est leur utilisation dans l'important développement actuel des sources fibrées femtosecondes, proche de la longueur d'onde des télécommunications à 1550 nm. Dans ce cadre, deux systèmes expérimentaux ont été mis en place, permettant respectivement d'obtenir par compression non-linéaire des impulsions sub-30 fs et de générer des impulsions paraboliques de manière passive. Ces dispositifs sont basés sur l'utilisation et la gestion de très courtes longueurs de fibres commerciales de type HNLF, menant alors à des dispositifs ultra-compacts.
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