Generation and all-optical manipulation of polychromatic photonic molecules

Die jüngste Demonstration einer neuartigen Klasse photonischer Moleküle hat neue Wege bei der Untersuchung von gebundenen Soliton-Zuständen eröffnet, einschließlich komplexer Propagationsdynamik, maßgeschneiderter spektraler Eigenschaften und starker Robustheit. In dieser Arbeit werden detaillierte numerische Studien zu den Eigenschaften, Generationsmöglichkeiten
und geeigneten System für die Beobachtung polychromatischer photonischer Moleküle vorgestellt. Photonische Molekülzustände setzen sich grundsätzlich aus zwei oder mehr Komponenten zusammen, die die Bedingung der Gruppengeschwindigkeitsanpassung erfüllen während ihre Zentralfrequenzen in weit voneinander entfernten Regionen anomaler Dispersion liegen. Diese Bedin-
gung ermöglicht den Unterpulsen eine inkohärente Bindung einzugehen und einen Molekülzustand zu bilden. Folglich ist die charakteristische Struktur eines photonischen Moleküls ein einziger Puls im Zeitbereich und eine Doppelhöckerstruktur im Frequenzbereich. Die charakteristische Dop-
pelhöckerstruktur im Frequenzbereich wird durch die Zetralfrequenzen der beteiligten Solitonen bestimmt, während der lokalisierte Zustand im Zeitbereich aufgrund seiner Multifrequenzzusammensetzung in Interferenzmerkmale aufweist. Diese ursprünglich als Solitonmoleküle mit zwei Frequenzen bezeichneten Zustände wurden um zusätzliche Komponenten erweitert, was zu Untersuchungen von Zuständen mit drei oder mehr Unterpulsen führte, denen sie ihre heutige Bezeichnung als polychromatische photonische Moleküle verdanken. Die Struktur polychromatischer photonischer Moleküle steht im Gegensatz zu den üblichen Soliton-Molekülen, die im Zeitbereich
eine Doppelhöckerstruktur aufweisen, die sich aus der phasenabhängigen anziehenden Bindung zwischen zwei fundamentalen Solitonen ergibt. Im Detail geht es in dieser Arbeit um die Untersuchung der Eigenschaften und Eigendynamik photonischer Moleküle. Die Untersuchungen umfassen grundlegende Eigenschaften, Stabilitätsanalysen und verschiedene Szenarien, die die spektralen und zeitlichen Eigenschaften beeinflussen. Die Arbeit erforscht Grenzfälle, in denen schwache Energieanteile in Soliton-induzierten Potentialtöpfen transportiert und übertragen werden können. Es werden verschiedene Generationssmechanismen diskutiert, darunter die direkte, strahlungsfreie Generation, die interaktionsinduzierte Generation und die Selbsterzeugung. Der Einfluss der Anfangsbedingungen auf die
Generationsdynamik wird untersucht, und es werden Propagationsszenarien mit dem Ziel erforscht, die Auswirkungen von Störungen auf einen stabilen Molekülzustand zu untersuchen. Um die Robustheit der Molekülzustände zu bewerten, werden externe Störungen, die durch dispersive Wellen und Solitonen hervorgerufen werden, berücksichtigt. Es wird gezeigt, dass sie einen
besonderen übergangsprozess im Molekülzustand auslösen. Schließlich wird das Konzept der polychromatischen Molekülzustände mit meheren Unterpulse besporchen. Die Untersuchungen zielen auf einen integrierten Ansatz ab, der sich explizit auf die Untersuchung photonischer Moleküle in
einem faserbasierten Aufbau konzentriert. Dieser Ansatz bietet dem System Flexibilität, Handhabbarkeit und Robustheit, was die entsprechenden Eigenschaften für die Erzeugung photonischer Moleküle erfordert. Es werden selbst entworfene und manipulierbare Dispersionseigenschaften
von antiresonanten hohl-Kern Fasern erforscht, die die Vielseitigkeit der Dispersionseigenschaften zeigen, die durch die Veränderung faserspezifischer Parameter erreicht werden können. Für diese Fasern wird auch der Einfluss des nichtlinearen Effekts der Ionisierung untersucht.