受動モードロックファイバレーザにおけるソリトンの外部運動ダイナミクスを明らかにする

Unveiling external motion dynamics of solitons in passively mode-locked fiber lasers.

• Yusheng Zhang
• Lin Huang
• Yudong Cui
• Xueming Liu

抄録

超高速パルスのリアルタイム計測と高い時間分解能、長い記録長は、すべての光通信システムや非線形科学にとって急務の要件となっています。ここでは、モードロック型超高速ファイバーレーザーにおけるソリトンペアの外部運動ダイナミクスを、非同期四波混合(FWM)ベースの時間拡大装置(AFTM)を用いて、長い記録長でシングルショットで特徴付けることができる。AFTMシステムを用いることで、1000往復以上の記録長を実現することができる。その結果、分離が可変なソリトンペアの時間伝播ダイナミクスが観測され、分離が狭いソリトンペアは振動のようなダイナミクスを示すのに対し、分離が広いソリトンペアは比較的変化がないことが明らかになった。この結果は、超高速パルスをリアルタイムで計測するための有望なソリューションとなり、非線形光学系における超高速過渡現象の新たな知見を提供できるものと考えています。

Real-time measurement of ultrafast pulses together with high temporal resolution and long recording length is an urgent requirement of all optical communication systems and nonlinear science. Here, external motion dynamics of soliton pairs in mode-locking ultrafast fiber lasers can be single-shot characterized with long recording length, by using an asynchronous four-wave-mixing (FWM)-based temporal magnifier (AFTM) system. Recording length of more than one thousand roundtrips can be achieved through the AFTM system. Temporal propagation dynamics of soliton pairs with tunable separations are observed, revealing that soliton pairs with narrower separation display vibration-like dynamics, while the two solitons with wider separation remain relatively unchanged. We believe our results will provide a promising solution for real-time measurement of ultrafast pulse and can offer novel insights for ultrafast transient dynamics in nonlinear optics.