Orientador: Carlos Henrique de Brito Cruz

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Nesta tese, investigamos alguns processos não lineares em fibras ópticas com pulsos de picosegundos e suas aplicações na geração de pulsos ópticos ultracurtos. Diversos experimentos foram realizados onde estudamos o papel do espalhamento Raman estimulado, automodulação de fase e modulação de...

Resumo: Nesta tese, investigamos alguns processos não lineares em fibras ópticas com pulsos de picosegundos e suas aplicações na geração de pulsos ópticos ultracurtos. Diversos experimentos foram realizados onde estudamos o papel do espalhamento Raman estimulado, automodulação de fase e modulação de fase cruzada combinados com a dispersão de velocidade de grupo na geração de pulsos ultracurtos. No primeiro experimento, investigamos o espalhamento Raman estimulado numa fibra de sílica fortemente dopada com P2O5 e verificamos que o espalhamento Raman estimulado em cascata é muito mais eficiente nesta fibra do que em fibras comuns. Num outro experimento, mostramos que o processo de geração Raman em cascata pode ser utilizado para gerar solitons com 200 fs de duração em 1,50 m m a partir de um laser de Nd:YAG operando em 1,06 m m. Estudamos também, a compressão de pulsos de laser de Nd:YAG com baixa potência (P < 50 W) utilizando fibra óptica e par de grades de difração. Verificamos que a o pulso comprimido é afetado pela dispersão de terceira ordem do par de grades de difração. Obtivemos pulsos com 1,7 ps de duração a partir da compressão de pulsos com 110 ps. Num outro experimento, medimos o "Chirp" do pulso Raman e fundamental para fibras relativamente curtas ( < 240 m). Verificamos que o "chirp" do pulso Ramam é maior que o do pulso de bombeio na freqüência fundamental. Para grandes conversões Raman, a varredura de freqüência do pulso fundamental se torna não linear, tornando a geração Raman indesejável em sistemas de compressão de pulsos que utilizem fibras curtas. Estudamos também, tanto teoricamente com experimentalmente, a modulação de fase cruzada entre um campo contínuo e um pulso intenso de luz com duração de picosegundos propagando numa fibra óptica. Verificamos que o "walk-off" entre os dois campos afeta de maneira significativa a evolução do laser contínuo. Encontramos, experimentalmente, modulações de até 20 % de amplitude num laser de diodo contínuo operando em 1,50 m m, gerada através da modulação de fase cruzada

Abstract: We have investigated picosecond nonlinear processes in optical fibers and their applications to ultrashort light pulse generation. Several experiments were performed in which we studied the role of stimulated Raman scattering, self and cross-phase modulation combined with group velocity...

Abstract: We have investigated picosecond nonlinear processes in optical fibers and their applications to ultrashort light pulse generation. Several experiments were performed in which we studied the role of stimulated Raman scattering, self and cross-phase modulation combined with group velocity dispersion on the generation of u1trashort pulses. In the first experiment, we investigated the stimulated Raman scattering in a P205-SiO2 based single mode fiber and found out that this fiber is much more efficient than standard fibers for cascade stimulated Raman scattering. In another experiment, we showed that 200 fs pedestal free solitons can be generated in a fiber Raman laser pumped at 1,06 m m. We als0 studied a fiber grating pulse compressor for use with a low peak power (< 50 W) Nd:YAG laser pulses and found out that the grating pair third order dipersion plays an important role on the shape of the compressed pu1se. Pulses as short as 1,7 ps were obtained from the original 110 ps pulses. In another experiment, we measured the chirp of Raman and fundamental pulses for short fiber lengths (< 240 m) and found out that the Raman chirp is greater than the fundamental chirp. For high Raman conversion efficiency, > 30 %, the chirp of the fundamental pulse becomes nonlinear in plying that Raman generation should be avoided in fiber grating pulse compressors using short fiber lengths. We also studied, theoretically and experimentally, the cross-phase modulation between a cw wave and an intense picosec-ond pulse propagating in an optical fiber. We found that the walk-off between both waves plays an important role on the cw wave evolution. We have experimentally obtained a 20% amplitude modulation on a cw laser diode operating at 1,5 m m through cross-phase modulation