3: Propagación de pulso no lineal

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Franz X. Kaertner
Massachusetts Institute of Technology via MIT OpenCourseWare

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Existen muchos problemas de propagación de pulsos no lineales que vale la pena ser considerados en detalle, como la propagación de pulsos a través de un medio de dos niveles en el régimen coherente, lo que conduce a una transparencia autoinducida y solitones gobernados por la Ecuación Sinus-Gordón. El modelo básico para el medio es el átomo de dos niveles discutido anteriormente con tiempos de relajación infinitamente largos\(T_{1,2}\), es decir, suponiendo que los pulsos son mucho más cortos que el tiempo de desfase en el medio. En tal medio existen pulsos, donde la primera mitad del pulso invierte completamente el medio y la segunda mitad del pulso extrae la energía del medio. La integral sobre la frecuencia RABI como se define en la Ec. (2.3.2) es que un mutíple de\(2\pi\). El lector interesado es referido al libro de Allen y Eberly [1]. Aquí, estamos interesados en la dinámica no lineal debido al efecto Kerr-que es más importante para comprender los problemas de propagación de pulsos en comunicaciones ópticas y generación de pulsos cortos.

3.1: El efecto Kerr óptico
3.2: Modulación de Autofase (SPM)
En un problema de propagación puramente unidimensional, el índice de refracción dependiente de la intensidad impone un desplazamiento de autofase adicional en la envolvente del pulso durante la propagación, que es proporcional a la intensidad instantánea del pulso.
3.3: La ecuación de Schrödinger no lineal
Si tanto la dispersión como el efecto de modulación de autofase actúan simultáneamente sobre el pulso, la envolvente de campo obedece a la ecuación de la Ecuación de Schrödinger no lineal.
3.4: Universalidad del NSE
3.5: Teoría de la Perturbación del Solitón
La investigación de solitones bajo perturbaciones es tan antigua como los solitones mismos. Muchos autores tratan los efectos perturbadores en el dominio de la dispersión. Sólo recientemente se ha desarrollado una teoría de perturbación basada en el NSE linealizado, que es mucho más ilustrativa que una formulación en las amplitudes de dispersión. Este fue utilizado por primera vez por Haus y formulado rigurosamente por Kaup. En esta sección, presentaremos este enfoque en la medida en que sea indispensable para lo siguiente.
3.6: Inestabilidades del Solitón por Perturbaciones Periódicas
Las perturbaciones periódicas de los solitones son importantes para comprender los láseres de pulso ultracortos, así como los sistemas de comunicación óptica de larga distancia. A lo largo de un sistema de transmisión de larga distancia, los pulsos tienen que ser amplificados periódicamente. En un sistema láser de modo bloqueado, la mayoría de las veces la no linealidad, dispersión y ganancia ocurren de manera agrupada. Los solitones que se propagan en estos sistemas son solamente solitones promedio, los cuales se propagan a través de componentes discretos de manera periódica, como veremos más adelante.
3.7: Compresión de pulso
3.8: Apéndice- Sech-Álgebra
3.9: Resumen