多模光纤中自相似抛物脉冲演化的时空动力学

在本文中，我们首次研究了多模光纤（MMFs）中自相似抛物脉冲演化的时空动力学。我们给出了渐变折射率与阶跃折射率多模光纤中存在抛物脉冲的数值预测，并证明抛物脉冲形成过程对两种光纤中的时空行为均有显著影响。我们研究了输入脉冲能量及其初始模式组成对所得抛物脉冲及相应空间光束轮廓的影响。当基模被主要激发时，脉冲演化为具有抛物强度形状的线性啁啾脉冲，并在两种光纤中自相似传播。这使得亚 40 fs 脉冲时长的高效高质量脉冲压缩成为可能。我们也报道了输入脉冲形状、其啁啾参数及符号对向抛物形状转化的依赖关系。我们利用失配参数量化了抛物脉冲的整形。我们展示了一种针对所有模式等能量分布初始条件的抛物脉冲演化路径。此外，我们还观察到，对于相同多模光纤，不同初始脉冲能量下输出场的束斑轮廓可能不同。而且，研究了一种时空非线性动力学——某一特定模式的自动选择光束，其在输入脉冲能量变化超过一个数量级时仍保持时空稳定。抛物脉冲形成过程在这些非线性动力学中起着关键作用。该方法为理解多模光纤中的复杂非线性动力学提供了另一框架。