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Beam self-cleaning for spatiotemporal mode-locked fiber lasers

Projektbeschreibung

Modellierung der raumzeitlichen Modenkopplung mit selbstreinigendem Kerr-Strahl

Licht verfügt sowohl über Teilchen- als auch Wellennatur. Längswellen bewegen das Medium, in dem sie sich bewegen, parallel zur Wellenrichtung, während Querwellen es senkrecht zur Wellenrichtung bewegen. Die raumzeitliche Modenkopplung, die Kopplung von Quer- und Längsmoden in Multimode-Faserlasern, ist ein Weg zu ultraschnellen raumzeitlichen Laserpulsen und zu neuartiger nichtlinearer Wellenausbreitung. Die Selbstreinigung des Kerr-Strahls kann die nachteiligen Auswirkungen unregelmäßiger Querwellen abschwächen. Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen wird das Projekt BEAMLOCKER die Dynamik von Multimode-Faserlasern mit raumzeitlicher Modenkopplung mit selbstreinigendem Kerr-Strahl durch eine Kombination von Modellierung und vorläufigen Experimenten untersuchen und damit Anwendungen in Bereichen von der Telekommunikation bis zur Biomedizin unterstützen.

Ziel

Mode locking (ML) is the most important technique to generate ultrashort laser pulses. Tremendous progress has been made in locking longitudinal modes in lasers with a single transverse mode, e.g. single-mode fiber lasers. Spatiotemporal mode-locking (STML) has been proposed by locking transverse and longitudinal modes in multimode fiber (MMF) lasers to generate ultrafast spatiotemporal pulses, opening new directions in studies of nonlinear wave propagation. Thanks to fiber multimodality, such lasers generate pulses with higher power with respect to their single-mode counterpart. On the other hand, the irregular beating among transverse modes is detrimental to achieving high beam quality. This drawback can be overcome by Kerr beam self-cleaning in graded-index MMFs. As pulse power grows above a certain threshold, this process introduced by Kerr nonlinearity allows for an irreversible transfer of power from the high order modes into the fundamental mode, leading to a stable and robust bell-shaped output transverse profile. In this framework, the BEAMLOCKER project aims at studying the dynamics of STML MMF lasers with high-quality output beams by appropriate modeling. The models will be established starting from preliminary experimental studies, and they will be studied by analytical methods, direct numerical simulations, and numerical continuation and bifurcation methods. In addition, the noise behavior of STML lasers will be investigated in detail, with a particular focus on the beam self-cleaning regimes. The project results will stimulate further theoretical analysis and experiments on complex interactions in nonlinear multimode fiber systems. Furthermore, understanding the complex properties of STML MMF lasers will shed new light on frontier physical phenomena, such as spatiotemporal rogue waves generation and turbulence, which find applications in several fields, ranging from telecommunication to biomedicine.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2021-PF-01

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Koordinator

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI ROMA LA SAPIENZA
Netto-EU-Beitrag
€ 172 750,08
Adresse
Piazzale Aldo Moro 5
00185 Roma
Italien
Region
Centro (IT) Lazio Roma
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten