25953

بررسي توليد پالس هاي فوق كوتاه از ليزر فيبر نوري به روش قفل شده گي مد با استفاده از نانومواد دوبعدي

دكترا

فيزيك- اتمي و مولكولي

1393

1398/11/6

مهدي شايگان منش

فيزيك

در اين تحقيق، به بررسي ايجاد حرارت درون فيبر نازك شده كه با غلاف گرافن پوشانيده‌ شده است، به عنوان جاذب اشباع‌پذير درون نوسانگر ليزر فيبري قفل‌شده‌مدي پرداخته‌ شده‌است. اين موضوع به‌دليل امكان آسيب ديدن جاذب‌اشباع‌پذير به علت افزايش دما از يك سو، و ايجاد اثرات حرارتي بر روي باريكه نور درحال انتشار از درون فيبرنازك‌شده از سوي‌ديگر، داراي اهميت فراواني است. به‌اين‌منظور، معادله ديفرانسيل انتقال حرارت به عنوان معادله اساسي تحليل حرارت درون دو محيط غلاف گرافن و فيبر‌نازك‌شده به دو روش عددي ( با استفاده از نرم‌افزار ANSYS) و تحليلي حل شده است. نتايج دو ره‌يافت ارايه شده تطابق بسيار خوبي با يكديگر دارد كه تاييد كننده صحت نتايج مي‌باشد. در اين مرحله توزيع دما درون فيبر نازك‌شده و غلاف گرافن اولين نتايج حاصل از حل معادله ديفرانسيل است. در ادامه، روابطي تحليلي براي آستانه تخريب فيبرنازك شده، ضريب شكست غيرخطي حرارتي و ضريب كميت مدولاسيون خودكار (SPM) ارايه شده‌است. افزايش قابل توجه ضريب شكست غيرخطي در‌نتيجه‌ي افزايش دما درون فيبرنازك شده سبب ايجاد ضريب SPM القايي مي‌شود. با درنظر گرفتن اين ضريب و تقويت آن از طريق بهينه كردن قطر فيبر نازك‌شده و طول غلاف گرافن، مي‌توان پاشندگي (GVD) كل نوسانگر را به‌اندازه موثري تعديل كرد. اين فرآيند منجر به كوتاه‌تر شدن پهناي پالس ليزر خواهد شد. اين موضوع با استفاده ار رهيافت هاوس مورد بررسي قرار گرفته است كه نتايج حاصله اين مفاهيم را تاييد مي‌كند. لازم به ذكر است كه تلاش‌هايي نيز در راستاي برپايي چيدمان آزمايش‌گاهي ليزر قفل‌شده‌مدي صورت گرفته است. به دليل عدم وجود امكانات آزمايش‌گاهي نظير وسايل اندازه‌گيري، اين مراحل با سختي و دشواري فراواني مواجه گرديد. در نتيجه با رويكرد حركت در راستاي تهيه زيرساخت مناسب براي آينده، سعي بر تهيه قطعات كليدي و لازم كه عمدتاً تحريمي هستند، بوده‌است. پس از تهيه اين قطعات، مراحل طراحي و ساخت راه‌انداز الكترونيكي ليزر ديودي به همراه زيرسيستم كنترل حرارت دقيق آن، نمايشگر دما و جريان بصورت همزمان صورت پذيرفت. در نتيجه، به علت كمبود زمان و تشخيص داوران محترم در مرحله تصويب پروپوزال، و همچنين هدايت استاد راهنما، تصميم بر خاتمه بخش تجربي در اين مقطع گرفته شده است.

1400/11/08

Study of ulterashort pulse generation in mode locked fiber lasers from 2-D nanomaterials

1/25/2021 12:00:00 AM

In this work, thermal problem in graphene-clad microfiber (GCM) generated due to the interaction of laser evanescent field with graphene is studied theoretically. Heat differential equation governs in GCM which is usually applied as a saturable absorber in mode-locked fiber lasers is studied by analytical method. A three-dimensional expression for temperature is presented by considering all of effective parameters in real problem. The results will pave the way for more researches on thermal effects on GCM nonlinearities, self-focusing, thermal phase shift and self-phase modulation. Furthermore, the highest pump power to remain in thermal operational range as well as the thermal damage threshold are presented as the necessary criteria for laser design. Furthermore, the outstanding influence of self- phase modulation (SPM) induced by thermal nonlinear refractive index (TNRI) in graphene-clad microfiber on laser pulse width, during the mode-locking process is demonstrated for the first time. To meet the requirements, analytical relations for effective absorption coefficient of graphene- clad microfiber (GCM), thermal nonlinear refractive index and self-phase-modulation parameter are presented. Improve on pulse compression process by optimizing the GCM parameters such as microfiber diameter and graphene length is studied by the aid of Haus master equation.