Patterns and Solitons in nonlinear optical resonators Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig/Germany V.B. Taranenko, K. Staliunas, G. Slekys.

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Präsentation transkript:

Patterns and Solitons in nonlinear optical resonators Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig/Germany V.B. Taranenko, K. Staliunas, G. Slekys C.O. Weiss

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Contents: Pattern and solitons in parametric wave mixing Solitons in laser with nonlinear absorber Moving solitons Simultaneous existence of larger numbers of solitons Conclusion

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Phase solitons in 4-wave-mixing (prediction)

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Phase-conjugating resonator

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Phase domains

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Dynamics of phase domains (solitons)

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Contraction of phase front

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Growing phase domains

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Phase fronts Fronts and solitons

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Coexistence of fronts and solitons

Physikalisch-Technische Bundesanstalt 3-D Phase domains

Physikalisch-Technische Bundesanstalt 3-D Phase solitons

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Tetraedal (diamond-) pattern

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Vortex rings in fast laser

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Self-imaging laser resonator with nonlinear elements in conjugated planes

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Soliton in laser with nonlinear absorber

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Soliton can be switched on everywhere

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Moving a soliton by a phase gradient

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Trapping a soliton by a „phase-trough“

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Longitudinal mode families of a plane resonator

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Moving solitons (schematic)

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Moving solitons (experiment)

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Moving solitons (numerical calculation) near fieldfar field

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Self-imaging laser resonator with nonlinear elements in image plane

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Development of spatial solitons from a laser „vortex fluid“

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Coexisting larger numbers of solitons

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Splitting (self-replication) of solitons

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Vortex soliton (calculated)

Physikalisch-Technische Bundesanstalt Conclusions: Phase solitons exist in 4-wave-mixing resonators Bright solitons exist in laser resonators with nonlinear absorber (competition in velocity space or coexistence of several solitons) Applications possible for optical information processing (see paper by Larionova: Spatial Solitons in Semiconductor Microcavities)