Ultra-Broadly Tunable Light Sources Based on the Nonlinear Effects in Photonic Crystal Fibers

این پایان نامه به بررسی تولید لیزر از اشعه ماوراء بنفش تا لبه کوتاه نوار مادون قرمز میانی با بهره برداری از اثرات غیرخطی در الیاف بلور فوتونی (PCF) می پردازد. چندین مکانیسم فیزیکی مختلف با استفاده از PCF های خانگی با پروفایل های پراکندگی سفارشی شده مورد بررسی قرار می گیرند. تمرکز ویژه بر روی توسعه تقویت‌کننده‌های پارامتری فیبر نوری (FOPAs) و نوسانگرها (FOPOs) مبتنی بر PCF با طول موج پراکندگی صفر حدود 1.06 میکرومتر است. به طور خاص، چندین طرح برای حل مشکلات کلیدی مربوط به کاربرد FOPOها پیشنهاد شده است. این اسیلاتورها را می توان با بهینه سازی مکانیسم های تنظیم طول موج راحت تر کرد و با کمک ساختارهای حفره ای طراحی شده خاص، انرژی را بهینه تر کرد. نوسانگرهای امروزی قابل اعتمادتر، قدرتمندتر و قابل مانورتر از همیشه هستند. این پایان نامه یک نقشه راه سیستماتیک در ارتباط با مطالعه تولید طول موج غیرخطی در PCF ها، از طراحی فیبر و ساخت فنی آنها، تا مکانیسم فیزیکی و بررسی تجربی آنها ارائه می دهد.

This thesis examines laser generation from the ultraviolet to the short edge of the mid-infrared band by exploiting the nonlinear effects in photonic crystal fibers (PCFs). Several different physical mechanisms are investigated by using homemade PCFs with elaborately customized dispersion profiles. A particular focus is on the development of fiber optical parametric amplifiers (FOPAs) and oscillators (FOPOs) based on the PCFs with a zero-dispersion wavelength of ca.1.06 μm. In particular, several schemes are proposed for solving the key problems involved in the application of FOPOs. These oscillators can be made more convenient to use by optimizing the wavelength-tuning mechanisms and made more energy-efficient with the help of specially designed cavity structures. Today’s oscillators are more reliable, powerful and maneuverable than ever. This thesis provides a systematic road map in connection with the study of nonlinear wavelength generation in PCFs, from their fiber design and technical fabrication, to their physical mechanism and experimental investigation.