Выпуски

 / 

2016

 / 

Июль

  

Обзоры актуальных проблем


Диссипативные солитоны в волоконных лазерах

 а, б,  в, г,  б, д,  б, д,  в, г,  б, д,  б, д
а Aston Institute of Photonic Technologies, Aston University, Aston Triangle, Birmingham, B4 7ET, United Kingdom
б Новосибирский государственный университет, Академгородок, ул. Пирогова 2, Новосибирск, 630090, Российская Федерация
в Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова, Биржевая линия 12, Санкт-Петербург, 199034, Российская Федерация
г Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, ул. Саблинская 14, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация
д Институт вычислительных технологий СО РАН, просп. Академика Лаврентьева 6, Новосибирск, 630090, Российская Федерация

Диссипативные солитоны (автосолитоны) являются устойчивыми нелинейными уединёнными волнами, локализованными во времени или пространстве с участием баланса притока и ухода энергии в физической системе. Представлен обзор теории диссипативных солитонов в приложении к волоконным лазерным системам. Теория диссипативных солитонов приведена в контексте классических уравнений Гинзбурга—Ландау и Максвелла—Блоха, а также их модификаций для описания волн в лазерных резонаторах. Собраны примеры практических лазерных систем, в которых возникают диссипативные солитоны.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
Ключевые слова: диссипативные солитоны, оптические солитоны, волоконные лазеры, лазеры с синхронизацией мод, генерация коротких импульсов
PACS: 05.45.Yv, 42.55.Ah, 42.55.−f, 42.55.Wd, 42.60.Fc, 42.65.Tg, 42.81.Dp (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2015.12.037674
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2016/7/b/
Цитата: Турицын С К, Розанов Н Н, Яруткина И А, Беднякова А Е, Фёдоров С В, Штырина О В, Федорук М П "Диссипативные солитоны в волоконных лазерах" УФН 186 713–742 (2016)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 23 ноября 2015, 23 декабря 2015

English citation: Turitsyn S K, Rozanov N N, Yarutkina I A, Bednyakova A E, Fedorov S V, Shtyrina O V, Fedoruk M P “Dissipative solitons in fiber lasersPhys. Usp. 59 642–668 (2016); DOI: 10.3367/UFNe.2015.12.037674

Список литературы (158) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (15) Похожие статьи (20)

  1. Zabusky N J, Kruskal M D Phys. Rev. Lett. 15 240 (1965)
  2. Scott A Nonlinear Science. Emergence and Dynamics of Coherent Structures (Oxford: Oxford Univ. Press, 1999)
  3. Захаров В Е и др. Теория солитонов: метод обратной задачи (М.: Наука, 1980); Пер. на англ. яз., Novikov S et al. Theory of Solitons. The Inverse Scattering Method (New York: Consultants Bureau, 1984)
  4. Newell A C Solitons in Mathematics and Physics (Philadelphia, Pa.: SIAM, 1985)
  5. Mollenauer L F, Gordon J P Solitons in Optical Fibers. Fundamentals and Applications (Amsterdam: Elsevier, Academic Press, 2006)
  6. Hasegawa A, Kodama Y Solitons in Optical Communications (Oxford: Clarendon Press, 1995)
  7. Iannone E et al. Nonlinear Optical Communication Networks (New York: Wiley, 1998)
  8. Taylor J R (Ed.) Optical Solitons: Theory and Experiment (Cambridge Studies in Modern Optics) Vol. 10 (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1992)
  9. Akhmediev N, Ankiewicz A Dissipative Solitons (Lecture Notes in Physics) Vol. 661 (Eds N Akhmediev, A Ankiewicz) (Berlin: Springer, 2005) p. 1
  10. Akhmediev N, Ankiewicz A Dissipative Solitons. From Optics to Biology and Medicine (Lecture Notes in Physics) Vol. 751 (Eds N Akhmediev, A Ankiewicz) (Berlin: Springer, 2008) p. 1
  11. Kivshar Y S, Agrawal G P Optical Solitons: From Fibers to Photonic Crystals (Amsterdam: Academic Press, 2003); Пер. на русск. яз., Кившарь Ю С, Агравал Г П Оптические солитоны. От волоконных световодов до фотонных кристаллов (М.: Физматлит, 2005)
  12. Ablowitz M J, Segur H Solitons and the Inverse Scattering Transform (Philadelphia: SIAM, 1981); Пер. на русск. яз., Абловиц М, Сигур Х Солитоны и метод обратной задачи (М.: Мир, 1987)
  13. Calogero F, Degasperis A Spectral Transform and Solitons Vol. 1 (Amsterdam: North-Holland, 1982)
  14. Ablowitz M J, Clarkson P A Solitons, Nonlinear Evolution Equations and Inverse Scattering (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1991)
  15. Lonngren K, Scott A (Eds) Solitons in Action. Proc. of a Workshop, Redstone Arsenal, October 26 - 27, 1977 (New York: Academic Press, 1978)
  16. Dodd R K et al. Solitons and Nonlinear Wave Equations (London: Academic Press, 1982); Пер. на русск. яз., Додд Р и др. Солитоны и нелинейные волновые уравнения (М.: Мир, 1988)
  17. Trullinger S E, Zakharov V E, Pokrovsky V L (Eds) Solitons (Modern Problems in Condensed Matter Sciences) Vol. 17 (Amsterdam: North-Holland, 1986)
  18. Кернер Б С, Осипов В В Автосолитоны. Локализованные сильно-неравновесные области в однородных диссипативных системах (М.: Наука, 1991); Пер. на англ. яз., Kerner B S, Osipov V V Autosolitons: a New Approach to Problems of Self-Organization and Turbulence (Dordrecht: Kluwer Acad. Publ., 1994)
  19. Remoissenet M Waves Called Solitons : Concepts and Experiments (Berlin: Springer-Verlag, 1994)
  20. Malomed B A Soliton Management in Periodic Systems (New York: Springer, 2006); Пер. на русск. яз., Маломед Б А Контроль солитонов в периодических средах (М.: Физматлит, 2009)
  21. Infeld E, Rowlands G Nonlinear Waves, Solitons, and Chaos (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1990); Пер. на русск. яз., Инфельд Э, Роуландс Дж Нелинейные волны, солитоны и хаос (М.: Физматлит, 2005)
  22. Rajaraman R Solitons and Instantons. An Introduction to Solitons and Instantons in Quantum Field Theory (Amsterdam: North-Holland, 1982)
  23. Kossevich A M The Crystal Lattice: Phonons, Solitons, Dislocations (Berlin: Wiley-VCH, 1999)
  24. Manton N, Sutcliffe P Topological Solitons (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2004)
  25. Гинзбург В Л, Ландау Л Д ЖЭТФ 20 1064 (1950); Ginzburg V L, Landau L DLandau L D Collected Papers (Oxford: Pergamon Press, 1965) p. 546
  26. Newell A C, Whitehead J A J. Fluid Mech. 38 279 (1969)
  27. Eckhaus W Studies in Non-Linear Stability Theory (Springer Tracts in Natural Philosophy) Vol. 6 (Berlin: Springer, 1965)
  28. Haus H A J. Appl. Phys. 46 3049 (1975)
  29. Newell A C Nonlinear Wave Motion (Lectures in Applied Mathematics) Vol. 15 (Providence, RI: American Mathematical Society, 1974)
  30. Kuramoto Y Chemical Oscillations, Waves, and Turbulence (Berlin: Springer-Verlag, 1984)
  31. Bogolubov N J. Phys. USSR 11 23 (1947); Bogolubov N http://ufn.ru/pdf/jphysussr/1947/11_1/3jphysussr19471101.pdf
  32. Gross E P Nuovo Cimento 20 454 (1961)
  33. Питаевский Л П ЖЭТФ 40 646 (1961); Pitaevskii L P Sov. Phys. JETP 13 451 (1961)
  34. Chiao R Y, Garmire E, Townes C H Phys. Rev. Lett. 13 479 (1964)
  35. Kelley P L Phys. Rev. Lett. 15 1005 (1965)
  36. Таланов В И Письма в ЖЭТФ 2 218 (1965); Talanov V I JETP Lett. 2 138 (1965)
  37. Захаров В Е ЖЭТФ 53 1735 (1967); Zakharov V E Sov. Phys. JETP 26 994 (1968)
  38. Захаров В Е Журн. приклад. мех. и теор. физ. 9 (2) 86 (1968); Zakharov V J. Appl. Mech. Tech. Phys. 9 190 (1968)
  39. Kuznetsov E A, Mikhailov A V, Shimokhin I A Physica D 87 201 (1995)
  40. Захаров В Е, Шабат А Б ЖЭТФ 61 118 (1971); Zakharov V E, Shabat A B Sov. Phys. JETP 34 62 (1972)
  41. Agrawal G P Nonlinear Fiber Optics 3rd ed. (San Diego: Academic Press, 2001)
  42. Haus H A, Fujimoto J G, Ippen E P J. Opt. Soc. Am. B 8 2068 (1991)
  43. Haus H A, Mecozzi A IEEE J. Quantum Electron. 29 983 (1993)
  44. Розанов Н Н, Федоров С В Оптика и спектроск. 72 1394 (1992); Rozanov N N, Fedorov S V Opt. Spectrosc. 72 782 (1992)
  45. Розанов Н Н, Федоров С В Оптика и спектроск. 84 849 (1998); Rozanov N N, Fedorov S V Opt. Spectrosc. 84 767 (1998)
  46. Розанов Н Н, Федоров С В, Ходова Г В Оптика и спектроск. 88 869 (2000); Rozanov N N, Fedorov S V Opt. Spectrosc. 72 782 (1992)
  47. Fedorov S V et al. Phys. Rev. E 61 5814 (2000)
  48. Grelu P, Akhmediev N Nature Photon. 6 84 (2012)
  49. Ханин Я И Квантовая радиофизика Т. 2 Динамика квантовых генераторов (М.: Сов. радио, 1975)
  50. Kozlov V V Phys. Rev. A 56 1607 (1997)
  51. Turitsyn S K et al. Opt. Express 19 8394 (2011)
  52. Kobtsev S, Kukarin S, Fedotov Y Opt. Express 16 21936 (2008)
  53. Kobtsev S et al. CLEO/Europe CJ8.4 (2009)
  54. Nyushkov B N et al. Laser Phys. Lett. 7 661 (2010)
  55. Lim H, Ilday F Ö, Wise F W Opt. Lett. 28 660 (2003)
  56. Lefrançois S et al. Opt. Lett. 35 1569 (2010)
  57. Tang D Y et al. Phys. Rev. A 72 043816 (2005)
  58. Komarov A, Leblond H, Sanchez F Phys. Rev. E 72 025604(R) (2005)
  59. Kutz J N SIAM Rev. 48 629 (2006)
  60. Aranson I S, Kramer L Rev. Mod. Phys. 74 99 (2002)
  61. Haus H A, Fujimoto J G, Ippen E P IEEE J. Quantum Electon. 28 2086 (1992)
  62. Haus H A IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 6 1173 (2000)
  63. Lega J, Moloney J V, Newell A C Phys. Rev. Lett. 73 2978 (1994)
  64. Podivilov E, Kalashnikov V L Письма в ЖЭТФ 82 524 (2005); Podivilov E, Kalashnikov V L JETP Lett. 82 467 (2005)
  65. Turitsyn S K, Bale B G, Fedoruk M P Phys. Rep. 521 135 (2012)
  66. Комаров К П Оптика и спектроск. 60 379 (1986); Komarov K P Opt. Spectrosc. 60 231 (1986)
  67. Komarov K P, Kuch'yanov A S, Ugozhayev V D Opt. Commun. 57 279 (1986)
  68. Lazaridis P, Debarge G, Gallion P Opt. Lett. 20 1160 (1995)
  69. Proctor B, Westwig E, Wise F Opt. Lett. 18 1654 (1993)
  70. Kapitula T, Kutz J N, Sandstede B J. Opt. Soc. Am. B 19 740 (2002)
  71. Soto-Crespo J M, Akhmediev N N, Afanasjev V V J. Opt. Soc. Am. B 13 1439 (1996)
  72. Soto-Crespo J M et al. Phys. Rev. E 55 4783 (1997)
  73. Akhmediev N et al. Opt. Fiber Technol. 11 209 (2005)
  74. Biondini G Nonlinearity 21 2849 (2008)
  75. Fuerbach A et al. Laser Part. Beams 23 113 (2005)
  76. Chong A et al. Opt. Express 14 10095 (2006)
  77. Renninger W H, Chong A, Wise F W Phys. Rev. A 77 023814 (2008)
  78. Bale B G et al. J. Opt. Soc. Am. B 25 1763 (2008)
  79. Renninger W H, Chong A, Wise F W J. Opt. Soc. Am. B 27 1978 (2010)
  80. Kalashnikov V L et al. Appl. Phys. B 83 503 (2006)
  81. Kalashnikov V L Phys. Rev. E 80 046606 (2009)
  82. Kharenko D S et al. J. Opt. Soc. Am. B 28 2314 (2011)
  83. Kalashnikov V L, Apolonski A Phys. Rev. A 79 043829 (2009)
  84. Anderson D et al. J. Opt. Soc. Am. B 10 1185 (1993)
  85. Fermann M E et al. Phys. Rev. Lett. 84 6010 (2000)
  86. Ахмедиев Н Н, Елеонский В М, Кулагин Н Е ТМФ 72 183 (1987); Akhmediev N N, Eleonskii V M, Kulagin N E Theor. Math. Phys. 72 809 (1987)
  87. Soto-Crespo J M, Akhmediev N, Town G J. Opt. Soc. Am. B 19 234 (2002)
  88. Shtyrina O V et al. IEEE Photon. J. 7 1501207 (2015)
  89. Struwe M Variational Methods. Applications to Nonlinear Partial Differential Equations and Hamiltonian Systems 3rd ed. (Berlin: Springer, 2000)
  90. Anderson D Phys. Rev. A 27 3135 (1983)
  91. Malomed B Progress in Optics Vol. 43 (Ed E Wolf) (Amsterdam: North-Holland, 2002), Ch. 2
  92. Turitsyn S K, Shapiro E G Opt. Fiber Technol. 4 151 (1998)
  93. Gabitov I, Turitsyn S K Письма в ЖЭТФ 63 814 (1996); Gabitov I, Turitsyn S K JETP Lett. 63 861 (1996)
  94. Turitsyn S K, Mezentsev V K Письма в ЖЭТФ 67 616 (1998); Turitsyn S K, Mezentsev V K JETP Lett. 67 640 (1998)
  95. Turitsyn S K et al. Comptes Rendus Phys. 4 145 (2003)
  96. Власов С Н, Петрищев В А, Таланов В И Изв. вузов. Радиофизика 14 1353 (1971); Vlasov S N, Petrishchev V A, Talanov V I Radiophys. Quantum Electron. 14 1062 (1971)
  97. Berkshire F H, Gibbon J D Stud. Appl. Math. 69 229 (1983)
  98. Marcuse D IEEE J. Light. Tech. 10 17 (1992)
  99. Bélanger P-A, Bélanger N Opt. Commun. 117 56 (1995)
  100. Shapiro E G, Turitsyn S K Opt. Lett. 22 1544 (1997)
  101. Turitsyn S K, Schäfer T, Mezentsev V K Opt. Lett. 23 1351 (1998)
  102. Turitsyn S K et al. Phys. Rev. E 59 3843(R) (1999)
  103. Turitsyn S K Phys. Rev. E 58 R1256 (1998)
  104. Schreiber T et al. Opt. Express 15 8252 (2007)
  105. Shtyrina O et al. J. Opt. Soc. Am. B 26 346 (2009)
  106. Phys. Rev. A 81 033828 (2010)
  107. Tian X et al. Opt. Express 17 7222 (2009)
  108. Bale B G, Okhotnikov O G, Turitsyn S K Fiber Lasers (Ed. O G Okhotnikov) (Weinheim: Wiley-VCH, 2012) p. 135
  109. Namiki S et al. J. Opt. Soc. Am. B 14 2099 (1997)
  110. Gabitov I R, Turitsyn S K Opt. Lett. 21 327 (1996)
  111. Shapiro E G, Turitsyn S K Phys. Rev. E 56 R4951 (1997)
  112. Wise F W, Chong A, Renninger W H Laser Photon. Rev. 2 58 (2008)
  113. Turitsyn S K, Schaefer T, Mezentsev V K Phys. Rev. E 58 R5264 (1998)
  114. Shtyrina O V, Yarutkina I A, Fedoruk M P Opt. Express 22 31814 (2014)
  115. Vanin E A et al. Phys. Rev. A 49 2806 (1994)
  116. Khanin Ya I Fundamentals of Laser Dynamics (Cambridge: Cambridge Intern. Sci. Publ., 2006)
  117. Morgner U et al. Opt. Lett. 24 411 (1999)
  118. Sutter D H et al. Opt. Lett. 24 631 (1999)
  119. Ell R et al. Opt. Lett. 26 373 (2001)
  120. McCall S L, Hahn E L Phys. Rev. 183 457 (1969)
  121. Allen L, Eberly J H Optical Resonance and Two-Level Atoms (New York: Dover, 1987); Пер. на русск. яз., Аллен Л, Эберли Дж Оптический резонанс и двухуровневые атомы (М.: Мир, 1978)
  122. Архипов М В и др. Письма в ЖЭТФ 101 250 (2015); Arkhipov M V et al. JETP Lett. 101 232 (2015)
  123. Высотина Н В и др. Оптика и спектроск. 101 784 (2006); Vysotina N V et al. Opt. Spectrosc. 101 736 (2006)
  124. Высотина Н В, Розанов Н Н, Семенов В Е Письма в ЖЭТФ 83 337 (2006); Vysotina N V, Rozanov N N, Semenov V E JETP Lett. 83 279 (2006)
  125. Rosanov N N, Semenov V E, Vyssotina N V Laser Phys. 17 1311 (2007)
  126. Розанов Н Н, Семенов В Е, Высотина Н В Квант. электрон. 38 137 (2008); Rosanov N N, Semenov V E, Vysotina N V Quantum Electron. 38 137 (2008)
  127. Высотина Н В, Розанов Н Н, Семенов В Е Оптика и спектроск. 106 793 (2009); Vysotina N V, Rosanov N N, Semenov V E Opt. Spectrosc. 106 713 (2009)
  128. Розанов Н Н Диссипативные оптические солитоны: от микро- к нано- и атто- (М.: Физматлит, 2011)
  129. Kozlov V V, Rosanov N N, Wabnitz S Phys. Rev. A 84 053810 (2011)
  130. Козлов В В, Розанов Н Н Оптика и спектроск. 114 870 (2013); Kozlov V V, Rosanov N N Opt. Spectrosc. 114 798 (2013)
  131. Kozlov V V, Rosanov N N Phys. Rev. A 87 043836 (2013)
  132. Rosanov N N, Kozlov V V, Wabnitz S Phys. Rev. A 81 043815 (2010)
  133. Козлов В В, Розанов Н Н Оптика и спектроск. 116 1033 (2014); Kozlov V V, Rosanov N N Opt. Spectrosc. 116 956 (2014)
  134. Siegman A E Lasers (Mill Valley, Calif.: Univ. Science Books, 1986)
  135. Turitsyn S et al. 36th European Conf. and Exhibition on Optical Communication (ECOC) (Piscataway, NJ: IEEE, 2010), Tu.5.D.1
  136. Smirnov S V, Kobtsev S M, Kukarin S V, Turitsyn S K Laser Systems for Applications (Ed. K Jakubczak) (Rijeka, Croatia: InTech, 2011), Ch. 3
  137. Kobtsev S Proc. SPIE 7580 758028 (2010)
  138. Kobtsev S M, Smirnov S V Laser Phys. 21 272 (2011)
  139. Li N et al. Appl. Opt. 51 3726 (2012)
  140. Oktem B, Ülgüdür C, Ilday F Ö Nature Photon. 4 307 (2010)
  141. Chernykh A I, Turitsyn S K Opt. Lett. 20 398 (1995)
  142. Tang D Y, Zhao L M, Zhao B Opt. Express 13 2289 (2005)
  143. Yarutkina I A et al. Opt. Express 21 12942 (2013)
  144. Okhotnikov O G et al. Opt. Lett. 28 1522 (2003)
  145. Kelley S M J Electron. Lett. 28 806 (1992)
  146. Haus H A et al. IEEE J. Quantum Electron. 31 591 (1995)
  147. Tamura K et al. Appl. Phys. Lett. 64 149 (1994)
  148. Grigoryan V S, Muradyan T S J. Opt. Soc. Am. B 8 1757 (1991)
  149. Kharenko D S et al. Laser Phys. Lett. 9 662 (2012)
  150. Renninger W H, Wise F W Fiber Lasers 97 (2012)
  151. Kharenko D S et al. Opt. Lett. 37 4104 (2012)
  152. Bednyakova A E et al. Opt. Express 21 20556 (2013)
  153. Babin S A et al. Nature Commun. 5 4653 (2014)
  154. Kharenko D S et al. Opt. Express 23 1857 (2015)
  155. Kumar S, Hasegawa A Opt. Lett. 20 1856 (1995)
  156. Mollenauer L F, Stolen R H Opt. Lett. 9 13 (1984)
  157. Bednyakova A, Turitsyn S K Phys. Rev. Lett. 114 113901 (2015)
  158. Ania-Castañón J D et al. Phys. Rev. Lett. 96 023902 (2006)

© Успехи физических наук, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение