Author: César Núñez Santiago

Investigación del mezclado de dos ondas por rejillas dinámicas grabadas en fibras ópticas dopadas con erbio con bombeo óptico

Two wave mixing investigation by means of dinamic gratings recorded in Er-doped fibers with optical pumping.

César Núñez Santiago (2005)

Se presentan resultados de la investigación del mezclado de dos ondas λ(MDO) por rejillas dinámicas grabadas en fibras ópticas dopadas con erbio sin y con bombeo óptico en un amplio rango (0 ~ 2 mW) de potencias de grabado a λs= 1530 nm. Los experimentos se realizaron con figuración de MDO transitorio con modulación de fase rectangular en uno de los haces de grabado en diferentes muestras de fibras de distintos proveedores y longitudes. La rejilla fue detectada como modulación de amplitud de la potencia óptica detectada en la salida del interferómetro de Sagnac modificado con un circulador incluido dentro del lazo del interferómetro. Los resultados experimentales mostraron que el valor relativo de la señal de MDO observada sin bombeo óptico tiene un solo máximo y es cuando la potencia de la señal de entrada Pent ≈(0.2 ~0.4)*α₀L* Psat (α₀L es la densidad óptica inicial de la fibra). Si α₀L aumenta, también la señal de MDO y su máximo se desplaza hacia niveles altos de potencia de grabado. Las potencias de sali en las fibras con bombeo mostraron un gran crecimiento en su valor promedio, pero el valor relativo de la señal de MDO transitorio no mostró crecimiento. Si aumentamos el nivel de bombeo, el máximo de la señal de MDO se mueve hacia las potencias bajas del grabado. El tiempo característico de formación de la rejilla disminuyó con la potencia de grabado y mostró ser menor (≈1 ms sin bombeo) que el tiempo de vida del estado excitado del erbio ( ≈ 10 ms) y hasta 10 veces menor (≈ 0.1 ms) con bombeo λb= 980 nm. Comparación directa de los resultados experimentales de la señal de MDO sin bombeo con las estimaciones teóricas mostraron buena correspondencia cualitativa pero amplitud relativa de la señal de MDO fue 4~5 menor  que la esperada de las mediciones de absorción óptica. Son necesarias investigaciones adicionales de saturación de ganancia para explicar los resultados de MDO con bombeo.

Results of two wave mixing (TWM) investigation by means of dynamic gratings recorded in Er doped fibers without and with optical pumping in a wide range (0 ~ 2 mW) of recording powers at λs= 1530 are reported. Experiments were performed in transient TWM configuration with rectangular phase modulation in one of the recording waves with different samples and length of Er-doped fibers from different supplier. The grating was detected as amplitude modulation of the output optic power detected in the Sagnac interferometer modified by the incorporation of a circular in the interferometer loop. Experimental results show that relative value of the TWM signal observed without pumping has only one maximum when the input signal power Pent ≈(0.2 ~0.4)* α₀L* Psat (where α₀L is the fibers initial optical density). If α₀L grows so does the TWM signal and his maximum moves towars high recording powers. The output powers detected in fibers with pumping shows a dramatic grow of the average value, however the relative value of the transient TWM signal didnt grow. In this case, if we increase the pumping level, the TWM signal maximum moves towards lower recording power. The gratings characteristics formation time decrease with the recording power and it was less (≈ ms without pumping) than typical values (≈10 ms) of the erbium life time in the excited state and down to 10 times less (≈ 0.1 ms) with pumping at λB = 980 nm. Direct comparison of the experimental results of the TWM signal without pumping with the theoretical values agrees qualitatively, but the relative amplitude of the TWM signal was 4~5 less than the spected from measurements of unsaturated optical absorption. Aditional investigation of gain saturation (in dynamic case and stationary) are needed to explain the results of TWM with pumping.

Master thesis

Fibra óptica,Rejillas de difracción,Ondas CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA