patterns and solitons in nonlinear optical resonators

Patterns and Solitons

in nonlinearoptical resonators

Physikalisch-Technische BundesanstaltBraunschweig/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

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Phase solitons in 4-wave-mixing

(prediction)

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Phase-conjugating resonator

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Phase domains

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Dynamics of phase domains (solitons)

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Contraction of phase front

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Growing phase domains

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Phase fronts Fronts and solitons

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Coexistence of fronts and

solitons

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3-D Phase

domains

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3-D Phase

solitons

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Tetraedal (diamond-)

pattern

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Vortex rings in fast laser

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Self-imaging laser resonator with nonlinear elements in conjugated planes

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Soliton in laser with nonlinear

absorber

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Soliton can be switched on everywhere

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Moving a soliton by a phase gradient

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Trapping a soliton by a

„phase-trough“

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Longitudinal mode families of a plane resonator

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Moving solitons

(schematic)

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Moving solitons

(experiment)

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Moving solitons (numerical calculation)

near field far field

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Self-imaging laser resonator with nonlinear elements in image plane

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Development of spatial solitons from a laser „vortex fluid“

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Coexisting larger numbers

of solitons

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Splitting (self-replication) of solitons

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Vortex soliton

(calculated)

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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)