Bu tədqiqat, saf dördüncü dərəcəli soliton fiber lazerlerde karşılaşılan aşşəbəkəı çıkış enerjisi sorununu aşmak amacıyla enerji yönetimli bir lazer boşluğu tasarlamaktadır. Önerilən sistemde impuls erbium qatqılı fiberde yükseltildikten hemen sonra boşluk üçündeki enerjinin %90’ı ana çıxış kuplörü üzərindən alınmaktadır. Böylece yüksək enerjili impulsnin fiber boşluk üçünde uzun süre dolaşarak aşırı doğrusal olmayan faz biriktirmesi, spektral kimi bozulması və ya bölünmesi sınırlandırılmaktadır. Boşlukta kalan aşşəbəkəı enerjili impuls ise doyurula bilən udurucu, spektral filtr və tək modlu fiber üzərindən sabit biçimde dolaştırılarak bir sonraki yükseltme çevrimine hazırlanmaktadır.

Tədqiqatçılar lazeri bölünmüş addımlı Fourier üsuluyle modellemiş; kiçik siqnal qazancının, spektral filtr zolaq genişliyinin və fiberin qeyri-xətti əmsalsının impuls enerjisi, tepe gücü, süresi və spektral genişliği üzərindəki etkilərini incelemiştir. Her sabit kazanç değeri üçün impuls enerjisini ən yüksək düzeye çıkaran bir filtr zolaq genişliyi bulunduğu belirlenmiştir. Küçük sinyal kazancı 40 dB iken ən yüksək enerji təxminən 2,2 nm filtre genişliğinde elde edilirken, kazanç 80 dB’ye çıkarıldığında optimum genişlik 0,6 nm’ye düşmüştür. Daha aşşəbəkəı qeyri-xətti əmsal da daha yüksək impuls enerjisi sşəbəkəlamıştır.

En uygun rəqəmsal tasarımda kiçik siqnal qazancı 80 dB, filtr zolaq genişliyi 0,6 nm və qeyri-xətti əmsal 1 W^-1km^-1 kimi seçilmiştir. Ana çıxış kuplöründe 11,07 nJ enerji, 1180,2 W tepe gücü, 8,78 ps impuls müddəti və 0,47 nm’lik 3 dB spektral genişlik elde edilmişdir. Bu enerji, başlangıçta incelenen 3,46 nJ’lik tədqiqat noktasının təxminən 3,2 katıdır. Ancak enerji artışı daha yüksək tepe gücüyle değil, daha uzun və enerji bakımından daha dolu bir impuls üzərindən sşəbəkəlanmıştır; optimize tasarımın tepe gücü başlangıç örneğinden təxminən %7 daha aşşəbəkəıtür.

Bulgular tamamen idealize edilmiş rəqəmsal modele dayanmaktadır. Gerçek bir fiber lazer kurulmamış; impuls enerjisi, spektrum və ya sabitlik laboratuvarda ölçülmemiştir. İkinci və üçüncü mertebe dispersiyalar sıfır kabul edilmiş, üretim toleransları və çevresel etkilər modellenmemiştir. Ayrıca tədqiqatnın fərqli bölümlerinde erbium qatqılı fiber ilə ikinci tək modlu fiberin uzunlukları birbiriyle çelişmektedir. Bu nedenle nəticələr eksperimental kimi doğrulanmış bir cihaz performansı değil, yüksək enerjili saf dördüncü dərəcəli soliton lazerler üçün bir rəqəmsal ön tasarım və parametre seçme kılavuzu kimi değerlendirilmelidir.

Saf dördüncü dərəcəli soliton nedir və tədqiqatnın əsas sorunu nedir?

Geleneksel soliton fiber lazerlerde impulsnin sabit biçimde yayılması, ikinci mertebe grup hızı dispersiyaı ilə Kerr qeyri-xəttiliyinın oluşturduğu öz-faza modulyasiyası arasındaki dengeye dayanır. Tədqiqatda incelenen saf dördüncü dərəcəli solitonlarda ise bu denge ikinci mertebe dispersiya yerine negatif dördüncü mertebe dispersiya ilə öz-faza modulyasiyası arasında kurulmaktadır.

Tədqiqatçıların aktardığı literatür çerçevəsine görə saf dördüncü dərəcəli solitonlar, geleneksel ikinci mertebe solitonlara kıyasla daha yüksək enerji taşıma potansiyeline sahiptir. Buna rşəbəkəmen daha əvvəl gösterilən saf dördüncü dərəcəli soliton fiber lazerlerin çıkış enerjiləri çoğunlukla pikojul düzeyinde kalmıştır. Enerji yükseldikçe fiberde biriken doğrusal olmayan fazın artması, spektrumun aşırı genişlemesi, filtre kayıpları, impuls bölünmesi və kararsız dinamikler elde ediləbilir enerjiyi sınırlamaktadır.

Tədqiqatnın əsas sorusu şudur: Darbe yükseltildikten sonra enerjisinin büyük bölümü hemen dışarı alınırsa, hem yüksək enerjili çıkış üretmek hem de boşluk üçünde aşşəbəkəı enerjili, sabit bir saf dördüncü dərəcəli soliton dolaştırmak mümkün müdür?

Enerji yönetimli lazer boşluğu nasıl kurulmuştur?

Şekil 1’de gösterilən kavramsal lazer boşluğu şu sırayla düzenlenmiştir:

Enerji yönetiminin əsas mantığı, ən yüksək enerjili impulsnin bütün fiber boşluğu dolaşmasına izin vərmemektir. Darbe EDF’de yükseltildikten sonra OC₁ tarafından büyük ölçüde dışarı alınmaktadır. Böylece ana çıkış enerjisi korunurken, boşluk üçünde yalnızca mod kilitleme və sabit yeniden oluşum üçün gerekən aşşəbəkəı enerjili bir impuls kalmaktadır.

OC₂ üzərindəki enerji, OC₁ çıkışının basitçe onda biri deyil. Darbe OC₁ sonrasında doyurula bilən udurucu, filtre, fiber və ikinci kuplörde yeni kayıplara uğramaktadır. Başlangıç tədqiqat noktasında OC₁ enerjisi 3,46 nJ iken OC₂ enerjisi yalnızca 2,9 pJ; optimize tasarımda ise sırasıyla 11,07 nJ və 9,5 pJ’dir. Her iki durumda da OC₂ enerjisi ana çıkışın təxminən %0,086’sına karşılık gelmektedir.

Darbe yayılımı hangi tənlikle modellenmiştir?

Erbiyum katkılı fiberdeki impuls yayılımı, kazanç və kayıpları da içeren Ginzburg–Landau tipi bir tənlikle modellenmiştir:

\[ \frac{\partial A}{\partial z}=-i\frac{\beta_2}{2}\frac{\partial^2A}{\partial t^2}+\frac{\beta_3}{6}\frac{\partial^3A}{\partial t^3}+i\frac{\beta_4}{24}\frac{\partial^4A}{\partial t^4}+\frac{g}{2}A-\frac{\alpha}{2}A+\frac{g}{2\Omega_g^2}\frac{\partial^2A}{\partial t^2}+i\gamma|A|^2A \]

Burada \(A(z,t)\), impulsyle birlikte hareket eden referans çerçevəsindeki yavaş değişen elektrik alan zarfını; \(z\), fiber boyunca konumu; \(t\), gecikmeli zamanı; \(\beta_2\), \(\beta_3\) və \(\beta_4\), ikinci, üçüncü və dördüncü mertebe dispersiya əmsallarını; \(g\), doymuş kazancı; \(\alpha\), doğrusal kaybı; \(\Omega_g\), erbium qatqılı fiberin kazanç bant genişliğini və \(\gamma\), Kerr qeyri-xətti əmsalsını göstərir.

Denklemin son terimi olan \(i\gamma|A|^2A\), optik şiddete bşəbəkəlı öz-faza modulyasiyasınu temsil eder. Saf dördüncü dərəcəli soliton rejimini ayırmak amacıyla simulyasiyalarda \(\beta_2=0\) və \(\beta_3=0\) kabul edilmişdir. Böylece əsas dispersiya-doğrusal olmama dengesi negatif \(\beta_4\) ilə Kerr etkisi arasında kurulmuştur.

Kazanç doyumu nasıl hesablanmışdır?

Erbiyum katkılı fiberin kazancı sabit kabul edilmemiş, impuls enerjisine bşəbəkəlı kimi doyurulmuştur:

\[ g=\frac{g_0}{1+E_P/E_{\mathrm{sat}}} \]

\[ E_P=\int |A|^2\,dt \]

\(g_0\), kiçik siqnal qazancını; \(E_{\mathrm{sat}}\), kazanç ortamının doyma enerjisini; \(E_P\), impulsnin toplam enerjisini göstərir. Darbe enerjisi arttıkça payda büyümekte və etkin kazanç azalmaktadır. Tədqiqatda \(g_0\), doğrudan ölçülmüş pompa gücü yerine pompa gücünü temsil eden bir model parametresi kimi değiştirilmiştir. Bu nedenle “80 dB pompa” ifadesi fiziki pompa lazerinin watt cinsinden gücü değil, modeldeki kiçik siqnal qazancıdır.

Doyurulabilir soğurucu modeli

Mod kilitleme elemanının anlık geçirgenliği şu bşəbəkəıntıyla vərilmiştir:

\[ T=1-\frac{\alpha_0}{1+I/I_{\mathrm{sat}}}-\alpha_{\mathrm{ns}} \]

\(T\), geçirgenliği; \(\alpha_0\), modulasyon derinliğini; \(I\), anlık impuls şiddetini; \(I_{\mathrm{sat}}\), doyma şiddetini və \(\alpha_{\mathrm{ns}}\), doyurulamayan kaybı göstərir. Kullanılan değerler \(\alpha_0=%35\), \(I_{\mathrm{sat}}=1\) W/m² və \(\alpha_{\mathrm{ns}}=0,65\)’tir.

Yüksek şiddetli impuls merkezi, aşşəbəkəı şiddetli kanatlara görə daha yüksək geçirgenlik görmektedir. Simülasyonlarda bu etki impulsnin zaman alanında yeniden şekillenmesine və daha kısa bir çıkış oluşturmasına katkıda bulunmuştur.

Spektral filtre modeli

Bant geçiren filtre, Gauss biçimli bir aktarım fonksiyonuyla modellenmiştir:

\[ F(\omega)=\exp\left[-\frac{\omega^2}{2(\delta\omega)^2}\right] \]

Dalga boyu cinsinden filtre genişliği ilə açısal tezlik genişliği arasındaki dönüşüm şu şekilde vərilmiştir:

\[ \delta\omega=2\pi c\frac{\delta\lambda}{1,665\lambda^2} \]

\(\omega\), merkez tezliktan açısal tezlik kənaraçıxmasını; \(\delta\lambda\), filtr zolaq genişliyini; \(c\), ışık hızını və \(\lambda\), filtrenin merkez dalga boyunu göstərir.

Filtre iki zıt etki oluşturmaktadır. Spektrumu kontrol ederek sabit bir aşşəbəkəı enerjili impulsnin yeniden oluşmasına yardım ederken, filtre dışındaki enerji biləşenlerini kaldırarak boşluk kaybını artırmaktadır. Darbe enerjisini ən yüksək düzeye çıkaran bant genişliği bu iki etkinin dengesinden doğmaktadır.

Sayısal modelde istifadə olunan əsas değerler

• Merkez dalga boyu: 1569 nm.
• Başlangıç impulssi: 100 fs süreli, 100 W pik güclü Gauss impulssi.
• SMF dördüncü mertebe dispersiyaı: \(-22,8\) ps⁴/km.
• EDF dördüncü mertebe dispersiyaı: \(-25,5\) ps⁴/km.
• SMF qeyri-xətti əmsalsı: 1,7 W^-1km^-1.
• EDF qeyri-xətti əmsalsı: 1,4 W^-1km^-1.
• EDF kazanç bant genişliği: 15 nm.
• Toplam lazer boşluğu uzunluğu: 6 m.
• Bildirilən toplam dördüncü mertebe dispersiya: \(-0,141\) ps⁴.
• Kazanç doyma enerjisi: 900 pJ.
• Ana çıxış kuplörü: boşluk enerjisinin %90’ını çıkarır.

Her boşluk turunun sonunda elde edilən alan, bir sonraki turun başlangıç alanı kimi istifadə edilmişdir. İşlem, alan kendi kendisiyle tutarlı bir sabit duruma ulaşıncaya kadar sürdürülmüştür. Diferansiyel tənlik bölünmüş addımlı Fourier üsuluyle çözülmüştür. Tədqiqatçılar başlangıçta beyaz gürültü kullanıldığında da eyni sonucun elde edildiğini, ancak yakınsama üçün daha fazla tur gerektiğini belirtmiştir.

Fiber uzunluklarında raporlama çelişkisi

Tədqiqatnın metod bölümünde fiber uzunlukları iki fərqli biçimde bildirilmişdir. İlk parametre listesinde EDF uzunluğu 1,5 m, SMF₁ uzunluğu 1 m və SMF₂ uzunluğu 3,5 m kimi vərilmiştir. Sonraki nəticə bölümünde ise EDF 3,5 m, SMF₁ 1 m və SMF₂ 1,5 m kimi yazılmıştır.

Bildirilən \(-0,141\) ps⁴ toplam dördüncü mertebe dispersiya, ilk uzunluk kümesiyle təxminən kimi uyuşmaktadır:

\[ (-22,8)(0,0045)+(-25,5)(0,0015)=-0,14085\ \mathrm{ps}^4 \]

İkinci uzunluk kümesi kullanıldığında toplam təxminən \(-0,14625\) ps⁴ olmaktadır. Bu hesablama, ilk kümenin amaçlanan değer olabiləceğini düşündürmektedir; ancak tədqiqat açık bir düzeltme sunmadığından bu yalnızca metin içi sayılara dayalı bir çıkarımdır. Uzunluk çelişkisi, modelin bşəbəkəımsız biçimde yeniden kurulması açısından mühüm bir raporlama sorunudur.

Başlangıç tədqiqat noktasında nasıl bir impuls elde edilmişdir?

İlk ayrıntılı tədqiqat noktasında kiçik siqnal qazancı 40 dB, filtr zolaq genişliyi 2,0 nm və fiberlerin başlangıç qeyri-xətti əmsalları istifadə edilmişdir. OC₁ çıkışında şu nəticələr elde edilmişdir:

• Darbe enerjisi: 3,46 nJ.
• Tepe gücü: 1269,6 W.
• Darbe süresi: 2,53 ps.
• 3 dB spektral genişlik: 1,67 nm.

Darbe profili düzgün, çan biçimli və orta düzeyde doğrusal cıvıltılıdır. OC₂ üzərində izlenən aşşəbəkəı enerjili soliton ise 2,9 pJ enerji, 1,07 W pik güc, 2,56 ps süre və 1,4 nm spektral genişlik göstərmişdir.

OC₂ impulssinin zaman profili `sech²` işleviyle uyumludur. Tədqiqatçılar bunu boşlukta kalan aşşəbəkəı enerjili impulsnin bir soliton kimi sabit biçimde yayılmasının göstergesi kimi değerlendirmiştir.

Boşluk üçünde spektrum, süre və enerji nasıl değişmektedir?

Şekil 2’deki üç boşluk içi harita enerji yönetiminin mekanizmasını göstərir:

1. Darbe EDF üçünde yükselirken enerjisi və tepe gücü artmaktadır.
2. Öz-faz modulasyonu nedeniyle spektrum genişlemektedir.
3. OC₁, yükseltilmiş enerjinin %90’ını dışarı almaktadır.
4. Boşlukta kalan aşşəbəkəı enerjili impuls SA tarafından zaman alanında yeniden şekillendirilmekte və sıkıştırılmaktadır.
5. Spektral filtre, genişleyen spektrumun kənarlarını bastırmakta və spektral genişliği düşürmektedir.
6. Darbe SMF₂ boyunca aşşəbəkəı enerjili, sabit bir durumda ilərlemekte və sonraki kazanç çevrimine ulaşmaktadır.

Enerji grafiğinde en keskin düşüş OC₁ konumunda oluşmaktadır. Bu, sistemin yüksək çıkış enerjisini boşluk üçünde yüksək enerji biriktirerek değil, her turda yükseltme sonrasında enerjiyi hızla dışarı alarak elde ettiğini göstərir.

Küçük sinyal kazancı nasıl etkili olmuştur?

Tədqiqatçılar \(g_0\) değerini 30–80 dB arasında değiştirmiştir. OC₁ nəticələrında kazanç yükseldikçe:

• Darbe enerjisi monoton biçimde artmıştır.
• Tepe güç yükselmiştir.
• Spektrum genişlemiştir.
• Darbe süresi kısalmıştır.

Daha yüksək kiçik siqnal qazancı, EDF üçünde daha güçlü yükseltme sşəbəkəlamış və öz-faza modulyasiyasınu artırmıştır. Artan doğrusal olmayan faz, spektrumu genişletirken impulsnin zaman alanında daralmasına və tepe gücünün yükselmesine yol açmıştır.

OC₂ davranışı fərqlidır. Kazanç 50 dB’nin altındayken spektrum dar kaldığı üçün filtrenin etkisi sınırlı olmuş və aşşəbəkəı enerjili çıkışın enerjisi kazançla birlikte artmıştır. Kazanç daha fazla yükseldiğinde spektrum genişlemiş, filtrenin çıkardığı enerji artmış və OC₂ üzərindəki enerji ilə pik güc düşmeye başlamıştır.

Tədqiqatya görə 30 dB’nin altında və ya 80 dB’nin üzərində tek impulsnin sabit yayılımı korunamamıştır. Bu sabitlik sınırları yalnızca istifadə olunan boşluk, başlangıç koşulu, filtre və model parametreleri üçün geçerlidir.

Filtre bant genişliğinin optimum değeri neden vardır?

Küçük sinyal kazancı 40 dB iken filtr zolaq genişliyi 0,2–3,2 nm arasında taranmıştır. Filtre genişledikçe:

• Çıkış spektrumu sürekli genişlemiştir.
• Darbe süresi azalmıştır.
• Tepe güç yükselmiştir.
• Darbe enerjisi əvvəl yükselmiş, ardından düşmüştür.

En yüksək enerji 2,2 nm filtre genişliğinde təxminən 3,47 nJ kimi bulunmuştur. Dar bir filtre, spektrumun büyük bölümünü keserek ciddi boşluk kaybı oluşturmaktadır. Filtre çok geniş olduğunda ise spektral şekillendirme zayıflamakta, impuls daha fazla doğrusal olmayan faz biriktirmekte və yüksək enerjili sabit durumun sürdürülmesi güçleşmektedir.

Optimum nokta; filtre kaybı, impuls müddəti, pik güc, öz-faza modulyasiyası və sabit soliton yeniden oluşumu arasındaki dengeyi temsil etmektedir. En yüksək enerji noktası, en kısa impuls və ya ən yüksək pik güc noktasıyla eyni olmak zorunda deyil.

Pompa arttıkça optimum filtre neden daralmaktadır?

Aynı tarama \(g_0=80\) dB üçün tekrarlandığında maksimum enerjiye karşılık gelen filtr zolaq genişliyi 0,6 nm’ye düşmüştür. Daha yüksək kazanç, dar filtrenin oluşturduğu enerji kaybını daha etkili biçimde telafi edebilmektedir. Bu nedenle yüksək kazançta daha güçlü spektral sınırlama uygulanırken yine de yüksək impuls enerjisi korunabilmektedir.

Bu nəticə tek bir evrensel filtre kuralı sunmamaktadır. Optimum bant genişliği; kazanç, toplam dispersiya, qeyri-xətti əmsal, doyurula bilən udurucu və kuplaj oranlarıyla birlikte değişmektedir.

Doğrusal olmayan əmsalnın etkisi

Doğrusal olmayan əmsal 1–7 W^-1km^-1 arasında değiştirilmiştir. OC₁ çıkışında əmsal yükseldikçe:

• Darbe enerjisi azalmıştır.
• Spektral genişlik artmıştır.
• Darbe süresi kısalmıştır.
• Tepe güç əvvəl artmış, ardından azalmıştır.

Daha güçlü Kerr etkisi daha fazla doğrusal olmayan faz oluşturmuş, spektrumu genişletmiş və impulsu sıkıştırmıştır. İlk aşamada impuls müddətinin azalması tepe gücü artırmıştır. Katsayı daha fazla yükseldiğinde ise geniş spektrumun filtre tarafından kesilmesi enerji kaybını hızlandırmış; enerji kaybı impuls sıkışmasının sşəbəkəladığı kazancı geçtiğinde pik güc de düşmeye başlamıştır.

OC₂ çıkışında pik güc qeyri-xətti əmsalyla birlikte sürekli azalmıştır. Ana enerji OC₁ üzərində alınmış olduğu üçün geride kalan aşşəbəkəı enerjili impulsnin spektral genişlemesi, filtre kaybını daha belirgin hâle getirmiştir.

Tədqiqat yüksək enerji üçün aşşəbəkəı qeyri-xətti əmsal önermektedir. Ancak \(\gamma\) yalnızca rəqəmsal bir ayar deyil; fiberin etkin mod alanı, materialsi və dalga boyuyla belirlenmektedir. Tədqiqatçılar bu nedenle əmsalnın eksperimental kimi gerçekleştiriləbilir aralıqta seçilmesi gerektiğini belirtmiştir.

Optimize edilən yüksək enerjili tasarım

Parametre taramalarından şu tasarım stratejisi çıkarılmıştır:

1. Kararlı aralığın üst tarafında yüksək kiçik siqnal qazancı kullanmak.
2. Bu kazanca karşılık gelen optimum və daha dar spektral filtryi seçmek.
3. Deneysel kimi ulaşılabiləcek aşşəbəkəı bir qeyri-xətti əmsal kullanmak.

Nihai parametreler şunlardır:

• \(g_0=80\) dB,
• SFBW = 0,6 nm,
• \(\gamma=1\) W^-1km^-1.

Başlangıçtaki 3,46 nJ tədqiqat noktasına görə enerji təxminən %220 artmıştır. Buna karşılık impuls müddəti 2,53 ps’den 8,78 ps’ye çıkmış və pik güc 1269,6 W’tan 1180,2 W’a düşmüştür. Bu karşılaştırma, optimizasyonun tepe gücü değil toplam impuls enerjisini yükselttiğini açıkça göstərir.

Optimize durumda OC₁ və OC₂ üzərindəki süre və spektral genişliklerin eyni olması, ana enerjinin çıkarılmasından sonra kalan impulsnin şeklinin boşlukta yeniden sabit hâle geldiğini göstərir. Bununla birlikte iki çıkışın enerjiləri təxminən üç mertebe fərqlidır.

Spektral yan zolaqlar neden kaybolmuştur?

Geleneksel saf dördüncü dərəcəli solitonlarda soliton ilə dispersiyalı dalgalar arasındaki faz eşleşmesi spektral yan zolaqlar oluşturabilir. Optimize enerji yönetimli durumda spektrumun görəce düzgün olduğu görülmüştür. Tədqiqatçılar bunu dar spektral filtrnin faz eşleşmesi üçün gereken spektral biləşenleri bozmasına bşəbəkəlamıştır.

Bu yorumu test etmek üçün filtre boşluktan çıkarılmıştır. Tek impuls sabitlığını koruyabilmek amacıyla kiçik siqnal qazancı eyni deneyde 80 dB’den 30 dB’ye düşürülmüştür. Filtre bulunmadığında spektrumda belirgin simetrik yan zolaqlar ortaya çıkmıştır.

Bu karşılaştırma filtrenin yan zolaqların bastırılmasında rol oynadığını güçlü biçimde dəstəkləyir. Ancak filtre kaldırılırken kazancın da değiştirilmesi, deneyin yalnızca tek değişkenli bir ablasiya olmadığı anlamına gelir. Dolayısıyla yan zolaq değişiminin yalnızca filtreye bşəbəkəlandığı iddiası tam kontrollü bir rəqəmsal karşılaştırmayla gösterilmemiştir. Daha güçlü doğrulama üçün filtreli və filtresiz tasarımların eyni kazançta sabit çalışabildiği bir parametre çifti və ya faz eşleşme terimlerinin doğrudan hesaplanması lazımdır.

Tədqiqat neyi dəstəkləyir?

• Yükseltmeden hemen sonra yüksək oranda enerji çıkarılması, model üçünde yüksək enerjili çıkış ilə aşşəbəkəı enerjili sabit boşluk impulssinin birlikte oluşmasını sşəbəkəlamıştır.
• Küçük sinyal kazancı yükseldikçe ana çıkıştaki impuls enerjisi artmıştır.
• Her kazanç değeri üçün enerjiyi ən yüksək yapan bir filtr zolaq genişliyi bulunmuştur.
• Kazanç yükseldikçe optimum filtre daha dar hâle gelmiştir.
• Daha aşşəbəkəı qeyri-xətti əmsal, eyni model sınırlarında daha yüksək impuls enerjisi sşəbəkəlamıştır.
• Seçilən optimum parametreler altında 11,07 nJ’lik sabit tek impuls rəqəmsal kimi elde edilmişdir.
• Filtre kaldırıldığında yan zolaqların yeniden ortaya çıkması, filtrenin düzgün spektrum oluşumundaki rolünü desteklemiştir.

Tədqiqat neyi sübut etmir?

• 11,07 nJ enerji gerçek bir lazerde ölçülmemiştir.
• Önerilən boşluğun çevresel temperatur, mekanik titreşim və polarizasyon değişimlerine dayanıklı olduğu gösterilmemiştir.
• İkinci və üçüncü mertebe dispersiyaın gerçek bir fiber sistemde tam kimi sıfırlanabiləceği gösterilmemiştir.
• 80 dB kiçik siqnal qazancının belirli bir pompa gücü, kazanç fiberi və eksperimental düzenekte nasıl sşəbəkəlanacşəbəkəı belirtilmemiştir.
• 1 W^-1km^-1 etkin qeyri-xətti əmsalnın bütün boşluk biləşenlerinde eyni anda nasıl oluşturulacşəbəkəı açıklanmamıştır.
• Filtre ilə yan zolaq bastırma mekanizması eyni kazançta tek değişkenli bir testle doğrulanmamıştır.
• Uzun dönem sabitlik, zamanlama titreşimi, genlik gürültüsü və ya impuls-impuls enerji değişimi hesaplanmamıştır.
• Sonuçların fərqli merkez dalga boyları, fiber növləri və ya boşluk uzunluklarında eyni biçimde geçerli olduğu gösterilmemiştir.

Türkiyə açısından metodsel değeri

Türkiyə’de fiber lazerler; hassas işleme, mikromakine, biyomedikal görüntüleme, spektroskopi, optik haberleşme və savunma sistemleri bakımından mühüm bir tədqiqat alanıdır. Tədqiqatnın Türkiyə’ye doğrudan aktarılabilir yönü, 11,07 nJ değerinin hazır bir cihaz reçetesi olması değil; yüksək enerji ilə boşluk içi sabitlığı birbirinden ayıran tasarım yaklaşımıdır.

Yerel tədqiqat grupları bu metodi şu biçimlerde geliştirebilir:

• Gerçek fiberlerin ölçülmüş ikinci, üçüncü və dördüncü mertebe dispersiya değerlerini modele eklemek.
• Kazanç fiberinin pompa gücü, nüfus terslenmesi və spektral kazanç profilini fiziki bir modele bşəbəkəlamak.
• Filtre genişliği ilə merkez dalga boyunu gerçek optik filtre toleransları üçünde optimize etmek.
• OC₁ kuplaj oranını sabit %90 kabul etmek yerine enerji, sabitlik və vərimlilikle birlikte optimize etmek.
• Polarizasyon, ek kayıplar, ek yerleri, biləşen dispersiyonu və çevresel dalgalanmaları hesaba katmak.
• Sayısal tasarımın ardından erbium qatqılı fiber lazer prototipi kurarak enerji, spektrum, süre və gürültüyü eksperimental kimi ölçmek.

Tədqiqat bu aşamaların yerine geçmemektedir. Buna karşılık hangi parametrelerin birlikte ayarlanması gerektiğini və yalnızca pompa gücünü artırmanın neden yeterli olmadığını gösteren yararlı bir ön tasarım çerçevəsi sunmaktadır.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

Tədqiqat tasarımının teknik özeti

Başlangıç və optimize tasarımın karşılaştırması

Parametre taramalarından elde edilən eğilimler

Şekillerin gösterdiği başlıca nəticələr

• Şekil 1: İki çıkış kuplörlü enerji yönetimli boşluk yapısını və ana enerjinin EDF’den hemen sonra çıkarılmasını göstərir.
• Şekil 2: 40 dB və 2 nm tədqiqat noktasındaki iki çıkışı, spektrum-zaman evrimini və OC₁ üzərindəki ani enerji düşüşünü göstərir.
• Şekil 3: Kazanç yükseldikçe OC₁ enerji və tepe gücünün arttığını, sürenin azaldığını və spektrumun genişlediğini göstərir.
• Şekil 4: 80 dB kazançta yüksək enerjinin OC₁ üzərindən çıkarılmasından sonra OC₂ impulssinin `sech²` biçiminde kaldığını göstərir.
• Şekil 5: 40 dB kazançta 2,2 nm civarında enerji maksimumu bulunduğunu göstərir.
• Şekil 6: 80 dB kazançta optimum filtre genişliğinin 0,6 nm’ye kaydığını göstərir.
• Şekil 7: Optimum filtre civarında aşşəbəkəı enerjili boşluk impulssinin sabit evrimini göstərir.
• Şekil 8: Doğrusal olmayan əmsal yükseldikçe enerjinin düştüğünü və spektrumun genişlediğini göstərir.
• Şekil 9: Düşük qeyri-xətti əmsalda sabit boşluk içi evrimi göstərir.
• Şekil 10: Optimize tasarımın OC₁ və OC₂ impuls və spektrumlarını göstərir.
• Şekil 11: Optimize tasarımda yükseltme, %90 enerji çıkarımı, filtreleme və aşşəbəkəı enerjili sabit dolaşımı tek boşluk turunda göstərir.
• Şekil 12: Filtre kaldırıldığında oluşan belirgin simetrik yan zolaqları göstərir.

Tədqiqatnın güclü tərəfləri

• Kazanç, filtre və doğrusal olmama tek tek taranarak tasarım kararlarının etkisi ayrıştırılmıştır.
• Yalnızca nihai impuls değil, boşluk üçündeki spektrum, süre və enerji evrimi birlikte incelenmiştir.
• Ana yüksək enerjili çıkış ilə boşlukta kalan aşşəbəkəı enerjili soliton ayrı ayrı raporlanmıştır.
• Optimum filtre genişliğinin kazanca bşəbəkəlı olduğu rəqəmsal kimi gösterilmiştir.
• Filtreli və filtresiz spektrumlar karşılaştırılarak yan zolaq mekanizması araştırılmıştır.
• Optimize parametrelerin eksperimental kimi ulaşılabilir aralıqlarda seçildiği belirtilmiştir.
• Darbe süresi, enerji, pik güc və spektral genişlik birlikte raporlandığı üçün enerji artışının fiziki niteliği değerlendiriləbilmektedir.

Yöntemsel və yeniden üretiləbilirlik məhdudiyyətləri

• Fiziksel prototip və ya eksperimental doğrulama yoxdur.
• İkinci və üçüncü mertebe dispersiyalar ideal kimi sıfır kabul edilmişdir.
• EDF və SMF₂ uzunlukları iki bölümde ters çevrilmiş biçimde raporlanmıştır.
• Sayısal zaman penceresi, örnek sayısı, uzamsal adım və yakınsama toleransı bildirilmemiştir.
• Kararlı duruma ulaşmak üçün gereken boşluk turu sayısı raporlanmamıştır.
• Parametre taramalarında qeyri-müəyyənlik analizi, tekrarlı koşular və ya hassasiyet aralıqları sunulmamıştır.
• Küçük sinyal kazancı fiziki pompa gücüne dönüştürülmemiştir.
• Son qeyri-xətti əmsalnın SMF və EDF üçün ayrı mı, ortak mı uygulandığı açık deyil.
• Doğrusal kayıp əmsalsının rəqəmsal değeri vərilmemiştir.
• Ek yeri kayıpları ihmal edilmiş, bunun nicel etkisi test edilmemiştir.
• Polarizasyon, çift kırılma, Raman saçılması, kendiliğinden yükseltilmiş emisyon və biləşen toleransları modellenmemiştir.
• Filtre kaldırma testinde kazanç da değiştirildiği üçün yan zolaq mekanizması tek değişkenli bir karşılaştırmayla sınanmamıştır.
• Veri və simulyasiya kodu açık bir arşivde paylaşılmamıştır.

İstatistiksel qiymətləndirmə

Tədqiqat deterministik rəqəmsal simulyasiyalara dayandığından klinik və ya eksperimental tədqiqatlardaki anlamlılık testleri uygulanmamıştır. Parametre noktaları üçün standart kənaraçıxma, güvən aralığı və ya tekrarlı koşu dispersiyaları raporlanmamıştır. Beyaz gürültü başlangıcının eyni sabit sonuca ulaştığı belirtilmiş, ancak fərqli gürültü tohumlarının nicel nəticələrı sunulmamıştır.

Bu nedenle 11,07 nJ sonucu bir ortalama və ya qeyri-müəyyənlik aralığı değil, seçilən parametreler və rəqəmsal çözüm ayarları altında elde edilən tek bir sabit çözüm değeridir.

Mənbə və Metod Qeydi

• Tədqiqatnın tam özgün adı: Optimal design of an energy-managed pure-quartic soliton fiber laser
• Yazarlar və sıraları: Ruohan Wang; Qian Zhang; Xingliang Li; Mengmeng Han; Shumin Zhang
• Eş katkı və ya eş birinci yazarlık: Belirtilmemiştir.
• Sorumlu yazar: Shumin Zhang
• Sorumlu yazar e-postası: zhangsm@hebtu.edu.cn
• Sorumlu yazar ORCID: 0000-0002-3037-9854
• Kurum: Hebei Key Laboratory of Photophysics Research and Application, College of Physics, Hebei Normal Univərsity, Shijiazhuang 050024, Çin
• DOI: 10.2139/ssrn.6944938
• Yayın platformu: SSRN
• Platform işletmecisi: Elsevier
• Hakemli dergi: Kabul edilmiş və ya yayımlanmış bir hakemli dergi adı belirtilmemiştir.
• Yayın tarihi: 15 Haziran 2026
• Kaynak türü: Sayısal fiber lazer modellemesi və parametrik optimizasyon tədqiqatsı niteliğinde preprint
• Hakemlik durumu: Tədqiqat hakem qiymətləndirməsindən keçməmiştir.
• Resmî SSRN bşəbəkəlantısı:SSRN tədqiqat sayfası
• DOI bşəbəkəlantısı:10.2139/ssrn.6944938

Aynı yazar listesi və eyni 11,07 nJ, 1180,2 W və 8,78 ps nəticələrıyla “Optimal Design of Energy-Managed Pure-quartic Soliton Fiber Laser Based” başlıklı, 10.2139/ssrn.6765665 DOI’li daha eski bir SSRN kaydı vardır. İki kaydın metinde açıklanmayan sürüm ilişkisi nedeniyle bibliyografik atıfta yüklenen dosyanın altbilgisiyle və güncel başlığıyla eşleşen 10.2139/ssrn.6944938 kullanılmalıdır.

Yazar katkıları tədqiqatda şu şekilde vərilmiştir: Ruohan Wang kavramsallaştırma, metod və yazım; Qian Zhang vəri düzenleme və yazılım; Xingliang Li doğrulama və yazılım; Mengmeng Han doğrulama və yazılım; Shumin Zhang danışmanlık, inceleme və düzenleme görəvlerini üstlenmiştir.

Tədqiqat, Natural Science Foundation of Hebei Province tarafından F2026205023 numaralı destek kapsamında finanse edilmişdir. Yazarlar bilinen bir mali çıkar çatışması və ya tədqiqatyı etkiləyebiləcek kişisel ilişki bulunmadığını beyan etmiştir.

Sonuçların əsasini oluşturan vərilər və simulyasiya çıktıları açık bir vəri deposunda yayımlanmamıştır. Yazarlar vərilərin makul talep üzerine sşəbəkəlanabiləceğini belirtmiştir. Bölünmüş adımlı Fourier çözümünün mənbə kodu və ya tam rəqəmsal konfiqurasiya dosyaları üçün açık bir bşəbəkəlantı vərilmemiştir.

Bu Türkçe açıklama; tədqiqatnın tam metni, beş əsas tənliki, lazer boşluğu şeması, on iki şekli, impuls və spektrum haritaları, kazanç-filtre-doğrusal olmama taramaları, enerji evrimleri və optimize tasarım nəticələrı incelenerek hazırlanmıştır. Bilimsel içerik yalnızca incelenen tədqiqatya dayanmaktadır. Dış mənbəlar yalnızca başlık, yazarlar, kurum, sorumlu yazar, DOI, SSRN kaydı və yayın durumunun bibliyografik doğrulanması üçün istifadə edilmişdir.

Tədqiqatnın 11,07 nJ’lik sonucu eksperimental bir lazer ölçümü deyil. Sonuç; ikinci və üçüncü mertebe dispersiyaın sıfır, ek kayıpların ihmal ediləbilir və biləşenlerin ideal kabul edildiği rəqəmsal modelde elde edilmişdir. Fiziksel uygulanabilirlik üçün gerçek fiber dispersiyalarının ölçülmesi, pompa-kazanç ilişkisinin kurulması, filtre və kuplör toleranslarının modele eklenmesi, prototip üretimi və uzun dönem impuls sabitlığının eksperimental kimi doğrulanması lazımdır.