Hele bladet i pdf-format - Gamma - Niels Bohr Institutet

Superkontinuum - et glimt fra en eksperimentel ph.d. Gamma 150
lederen. Dispersion er navnet for, at brydningsindekset og dermed lysets
fasehastighed ændrer sig med lysets bølgelængde. Ved normal dispersion
udbredes bl˚at lys langsommere end rødt. Ved nogle bølgelængder har
f.eks. glas dog anormal dispersion, hvor bl˚at lys udbredes hurtigere end
rødt.
I de fleste tilfælde forstærker selvfasemodulationen alts˚a effekten af dispersionen
ved at bl˚aforskyde det bl˚a lys og rødforskyde det røde, hvorved
lyset bagerst i pulsen gøres langsommere og lyset forrest hurtigere (pulsen
tværes ud i tid). Finder selvfasemodulationen dog sted i f.eks. en fiber
med anormal dispersion, vil de to effekter i stedet virke modsat hinanden.
Hvis de lige netop ophæver hinanden, opst˚ar solitoner. For en god
illustration af dette, se bogen Optiske Horisonter[1].
Solitoner og superkontinuum
I fotoniske krystalfibre, som er glasfibre med lufthuller i (se figur 1), kan
dispersionen styres ved at ændre p˚a lufthullernes størrelse, antal og placering.
S˚adan kan man designe en fiber med anomal dispersion, der, n˚ar
man sender lys af den rigtige bølgelængde igennem, f˚ar dispersion til at
g˚a ud med selvfasemodulation og skaber solitoner: Den langsomste del af
pulsen bl˚aforskydes af selvfasemodulation, men da bl˚at lys bevæger sig
hurtigere end pulsen ved anomal dispersion, bevæger det bl˚aforskudte lys
sig frem til starten af pulsen, hvor det rødforskydes af selvfasemodulationen,
osv. Dermed forhindres lyset i pulsen i at sprede sig tidsmæssigt og
kaldes en soliton.
N˚ar man regner p˚a solitonerne matematisk, finder man, at den p˚akrævede
balance mellem dispersion og selvfasemodulation gør, at jo mere energi
solitonen indeholder, jo kortere vil den være i tid. Derfor stiger en solitons
intensitet voldsomt med dens energi. Det følger forresten af en afledning
af Heisenbergs usikkerhedsprincip, at jo kortere solitonen er i tid, jo bredere
bliver den spektralt.
Grunden, til at solitoner kan danne superkontinuum, hænger sammen
med, at solitoner bliver rødforskudt lidt i forhold til den oprindelige puls,
n˚ar de afgiver energi til materialet i den fiber, de passerer. Afgivelsen
af energi til materialet er en ulineær proces, som er mere effektiv ved
høj intensitet end ved lav, og derfor rødforskydes de korte, mest intense
20