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Óptica no lineal aplicada en guías de onda
D. F. GroszGrupo de Comunicaciones Ópticas
Depto. de Ingeniería en TelecomunicacionesCentro Atómico Bariloche
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Óptica no lineal. Susceptibilidad, polarización
ecuación de ondas
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Óptica no lineal. Procesos 𝛘(2)
Difference Frequency Generation (DFG):amplificación paramétrica
R. Boyd, Nonlinear Optics, 3rd Ed. (2008)
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R. Boyd, Nonlinear Optics, 3rd Ed. (2008)
Eficiencia del proceso paramétrico: phase matching
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Óptica no lineal. Procesos 𝛘(3)
Entrada: E1
, E2
, E3
¡44 términos!
R. Boyd, Nonlinear Optics, 3rd Ed. (2008)
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Dudley and Taylor, Supercontinuum generation in optical fibers, Cambridge University Press, 2010
Índice de refracción no lineal (n2)
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Procesos paramétricos 𝛘(3): THG, Four-wave mixing
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DSF
NZ-DSF
λ
λ1 λ2 λ3 λ4
Four-wave mixing en fibras ópticas
Dispersion-Shifted Fiber: dispersión “nula”Fibra Nonzero-DSF: baja dispersión
La dispersión destruye el phase matching
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Procesos no paramétricos: scattering de Raman
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Ecuación no lineal de Schrödinger generalizada
Dispersión
Coeficiente no lineal
Respuesta Raman (retardada)
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Dispersión (GVD) y automodulación de fase (SPM)
Split-step Fourier
Fuente: A. Sánchez, tesis doctoral, Instituto Balseiro (2020)
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Solitón fundamental: GVD vs. SPM
R. Boyd, Nonlinear Optics, 3rd Ed. (2008)
GVD SPM
Régimen anómalo
Régimen normal
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Solitón: primera observación
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Solitón: reconstruyendo la primera observación
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Dispersión de las fibras ópticas
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Photonic-crystal fiber (PCF)
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Atenuación/absorción de las fibras ópticas
800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0First
WindowSecondWindow
ThirdWindow
ATT
ENU
ATI
ON
(d
B/
km)
WAVELENGTH (nm)1310nm1550nm
850nm
Wavelength [nm]
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Solitón fundamental
LD = LNL
Cortesía: S. Hernandez
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Solitón de orden superior (N = 2)
Cortesía: S. Hernandez
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Solitón de orden superior (N = 4)
Cortesía: S. Hernandez
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Soliton Raman self-frequency shift
Cortesía: S. Hernandez
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Solitones en un sistema de comunicación
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Dispersion-managed solitons
L = 4000 km
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Cables submarinos de fibra óptica
Fuente: submarinecablemap.com
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Solitón y generación de supercontinuo
Cortesía: S. Hernandez
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Fuente sintonizable de pulsos cortos (vía Raman)
M. Masip, et al., Opt.Lett. (2009)
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Fuente: A. Sánchez, tesis doctoral, Instituto Balseiro (2020)
Inestabilidad modulacional (MI)
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MI en fibras dopadas con nanorods
A. Sánchez, et al., Opt. Lett. (2020)
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Picqué and Hänsch, Optics and Photonics News (2019)
Fuentes en diferentes rangos espectrales
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Infrarrojo medio
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Óptica no lineal: del bulk al 2D
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A. Ishizawa, et al., Scientific Reports, 7 (2017)
Nanowires “decorados”
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Y, Yonezu, et al., Opt. Express, 27, 21 (2019)
Nanowires “decorados”
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Frequency combs
T. J. Kippenberg, et al., Science (2011)
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S. Yamahista, APL Photon. 4, 034301 (2019)
Frequency combs
![Page 36: Grupo de Comunicaciones Ópticas Depto. de Ingeniería en](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022072806/62e120f2fb5cca2a2918a4bb/html5/thumbnails/36.jpg)
A. Kovach, et al., Advances in Optics and Photonics (2020).
Frequency combs: Kerr microresonator
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Frequency combs: aplicación a sistemas ópticos
P. Marin-Palomo, et al., Nature (2017)
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● Óptica no lineal en fibras ópticas. Sistemas de comunicación● Ecuación no lineal de Schrödinger: propagación no lineal● Solitones: equilibrio entre no linealidad (SPM) y dispersión. Raman
self-frequency shift● Inestabilidad modulacional● Generación de supercontinuo: fuentes de luz coherentes en rangos
espectrales de interés (mid IR)● No linealidad en óptica integrada: nanowires y microresonadores● Frequency combs
Resumiendo: ¿sobre qué estuvimos hablando?