1.15. Оптические компрессоры. Решетчатый компрессор.

Как мы говорили ранее для компрессии лазерных импульсов необходимо сначала профазомодулировать лазерный импульс (ЛИ), а потом осуществить его сжатие в диспергирующей среде. Наиболее удобным методом достижения фазовой модуляции (ФМ) является фазовая самомодуляция (ФСМ). Сначала в качестве сред, в которых реализуется ФСМ использовались жидкие среды, т.к. для них нелинейная добавка к показателю преломления довольно большая величина. Основной минус использования таких сред заключается в том, что, во-первых, при распространении ЛИ по такой среде поперечное сечение ЛИ изменяется, т.е. происходит самофокусировка и соответственно т.к. поперечное сечение изменяется, то изменяется и интенсивность, и изменяется ФСМ, т.к. она пропорциональна интенсивности. Т.е. добиться нелинейности от частотной модуляции крайне сложно. Именно по этой причине в качестве сред, в которых реализуется ФСМ используются одномодовые оптические волокна(ОВ). При распространении в одномодовых ОВ поперечный профиль ЛИ сохраняется при распространении на большие длины. Т.е. длина ОВ, по которой может распространяться ЛИ без существенного затухания может доходить до 1 км. Недостатком ОВ является то, что они обладают довольно малой нелинейной добавкой к показателю преломления. Однако это компенсируется тем, что используются ОВ большой протяженности. Преимущества таких волокон по сравнению с жидким средами также заключается в том, что они просты в эксплуатации, обладают высокой лучевой стойкостью и другими плюсами, характерными для ОВ.

Далее мы начали говорить про оптические компрессоры. Т.к. ОВ в основном обладают положительной нелинейной добавкой к показателю преломления, то соответственно ЛИ при прохождении через такие волокна приобретает положительный чирп. Для того, чтобы сжать ЛИ необходимо устройство с аномальной дисперсией, которую мы назвали компрессором. Т.е. непосредственно в данных устройствах осуществляется сжатие ЛИ. Мы рассмотрели 3 основных вида устройств, обладающих аномальной дисперсией, помимо этих трех можно выделить ячейку с парами металла, которая так же обладает аномальной дисперсией.

Первое устройство это решетчатый компрессор(РК). Сначала мы рассмотрели РК, состоящий из пары голографических решеток. Также мы ввели следующий параметр, который мы назвали дисперсионным параметром. Ввод даннойвеличины обусловлен тем, что ее можно непосредственно измерить в ходе эксперимента. Данная величина напрямую связана с коэффициентом , который определяет теория дисперсии второго порядка. Соответственно для РК с парой голографических дифракционных решеток мы получили выражение для дисперсионного параметра и для параметра . Мы показали ,что всегда меньше 0, т.е. устройство обладает аномальной дисперсией. Мы сказали о том, что повысить значение величины можно за счет использование голографических отражающих дифракционных решеток. Однако недостаток такой схемы заключается в том, что спектральные компоненты ЛИ, обладающие разными длинами волн, приобретают различное пространственное смещение. Чтобы невелировать это явление используют зеркало, которое размещено за парой дифракционных отражающих решеток. Т.о. получается, что компрессор является двухпроходным, т.е. ЛИ 2 раза проходит через одну и ту же пару дифракционных решеток. Т.к. спектральные компоненты ЛИ приобретают различный пространственный сдвиг, то в плоскости зеркала распределение интенсивности пропорционально спектральной плотности мощности ЛИ. И т.о. помещая.

В плоскость зеркала амплитудные или фазовые транспаранты можно управлять спектральной плотностью мощности. В итоге такое управление ведет к тому, что можно управлять формой ЛИ, уменьшать шумы ЛИ.