Solución analítica exacta del acoplador direccional no lineal: cambios de fase no lineales
Néstor Lozano-Crisóstomoª, Julio Cesar García-Melgarejoª, Miguel Ángel González-Galiciaᵇ
ª Universidad Autónoma de Coahuila, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Carretera Torreón-Matamoros Km. 7.5, Ciudad Universitaria. Ejido el Águila, C.P. 27276, Torreón, Coahuila, México.
ᵇ Centro de Investigaciones en Óptica, A. C., Loma del Bosque 115, Colonia Lomas del Campestre, C.P. 37150, León, Guanajuato, México.
Correspondencia para autor: Néstor Lozano-Crisóstomo
Universidad Autónoma de Coahuila
Correo electrónico: n.lozano@uadec.edu.mx
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1307-6699
CC #69 enero-marzo de 2022
Artículo PDF
Abstract
In this article, it is showed the derivation of an exact analytical expression for the nonlinear phase shift of an optical pulse propagating in a nonlinear directional coupler (NLDC), with single-input excitation. Applying the obtained results to an input continuous-wave (CW) beam, it is showed that the nonlinear phase shift at the output is reduced and attains a saturation value when the joint effects of the linear and nonlinear couplings cause a periodic power transfer between the two NLDC fiber cores. To analyze this result, a critical coupling coefficient that determines the separation of the fiber cores at which the reduction in the nonlinear phase shift occurs is defined. Also, it is showed that the nonlinear phase shift is reduced in proportion with the NLDC length L, input peak power Po, and nonlinear parameter Y.
Keywords: Nonlinear directional coupler, Kerr effect, nonlinear phase shifts.
Resumen
En este artículo, se deriva una expresión analítica exacta para el cambio de fase no lineal de un pulso óptico que se propaga en un acoplador direccional no lineal (NLDC) con excitación de entrada única. Aplicando los resultados obtenidos a un haz de luz de onda continua a la entrada (CW), se muestra que el cambio de fase no lineal a la salida se reduce y alcanza un valor de saturación cuando los efectos conjuntos del acoplamiento lineal y no lineal originan una transferencia de potencia periódica entre los dos núcleos del NLDC. Para analizar este resultado, se define un coeficiente de acoplamiento crítico que determina la separación de los núcleos del NLDC en la que se produce la reducción del desplazamiento de fase no lineal. Además, se demuestra que el cambio de fase no lineal se reduce en proporción con la longitud L del NLDC, la potencia máxima de entrada Po, y el parámetro no lineal Y.
Palabras clave: Acoplador direccional no lineal, efecto Kerr, cambios de fase no lineales.
