Geniş spektrumda ikinci harmoniklerin uyarılması

Geniş spektrumda ikinci harmoniklerin uyarılması

1960'lı yıllarda ikinci dereceden doğrusal olmayan optik etkilerin keşfedilmesinden bu yana, araştırmacıların büyük ilgisini uyandırdı ve şu ana kadar ikinci harmonik ve frekans etkilerine dayanarak, aşırı morötesinden uzak kızılötesi bandına kadar üretilen etkiler ortaya çıktı.lazerler, lazerin gelişimini büyük ölçüde teşvik etti,optikbilgi işleme, yüksek çözünürlüklü mikroskobik görüntüleme ve diğer alanlar. Doğrusal olmayan göreoptikve polarizasyon teorisine göre, çift sıralı doğrusal olmayan optik etki kristal simetrisi ile yakından ilişkilidir ve doğrusal olmayan katsayı yalnızca merkezi olmayan ters simetrik ortamlarda sıfır değildir. En temel ikinci dereceden doğrusal olmayan etki olan ikinci harmonikler, amorf form ve merkezin ters çevrilmesinin simetrisi nedeniyle kuvars elyafta bunların oluşumunu ve etkili kullanımını büyük ölçüde engeller. Şu anda, polarizasyon yöntemleri (optik polarizasyon, termal polarizasyon, elektrik alan polarizasyonu), optik fiberin malzeme merkezi ters çevrilmesinin simetrisini yapay olarak yok edebilir ve optik fiberin ikinci dereceden doğrusal olmayanlığını etkili bir şekilde geliştirebilir. Bununla birlikte, bu yöntem karmaşık ve zorlu bir hazırlama teknolojisi gerektirir ve yalnızca ayrı dalga boylarında yarı fazlı eşleştirme koşullarını karşılayabilir. Yankı duvarı modunu temel alan fiber optik rezonans halkası, ikinci harmoniklerin geniş spektrumlu uyarımını sınırlar. Fiberin yüzey yapısının simetrisinin kırılmasıyla, özel yapılı fiberdeki yüzey ikinci harmonikleri belli bir dereceye kadar arttırılır, ancak yine de çok yüksek tepe gücüne sahip femtosaniye pompa darbesine bağımlıdır. Bu nedenle, tüm fiber yapılarda ikinci dereceden doğrusal olmayan optik etkilerin üretilmesi ve dönüşüm verimliliğinin arttırılması, özellikle düşük güçlü, sürekli optik pompalamada geniş spektrumlu ikinci harmoniklerin üretilmesi çözülmesi gereken temel problemlerdir. Doğrusal olmayan fiber optikler ve cihazlar alanında önemli bilimsel öneme ve geniş uygulama değerine sahiptir.

Çin'deki bir araştırma ekibi, mikro-nano fiber ile katmanlı bir galyum selenit kristal faz entegrasyon şeması önerdi. Galyum selenit kristallerinin yüksek ikinci dereceden doğrusal olmama özelliğinden ve uzun menzilli dizilişinden yararlanılarak, geniş spektrumlu bir ikinci harmonik uyarma ve çok frekanslı dönüşüm süreci gerçekleştirilir ve çok parametreli süreçlerin geliştirilmesi için yeni bir çözüm sağlanır. fiber ve geniş bant ikinci harmonik hazırlanmasıışık kaynakları. Şemadaki ikinci harmonik ve toplam frekans etkisinin verimli uyarılması esas olarak aşağıdaki üç temel koşula bağlıdır: galyum selenit ve galyum selenit arasındaki uzun ışık-madde etkileşimi mesafesi.mikro-nano fiber, katmanlı galyum selenit kristalinin yüksek ikinci dereceden doğrusal olmama durumu ve uzun menzilli düzeni ve temel frekans ve frekans iki katına çıkma modunun faz eşleştirme koşulları karşılanır.

Deneyde, alev taramalı sivriltme sistemi ile hazırlanan mikro-nano fiber, pompa ışığı ve ikinci harmonik dalga için uzun, doğrusal olmayan bir hareket uzunluğu sağlayan, milimetre mertebesinde düzgün bir koni bölgesine sahiptir. Entegre galyum selenit kristalinin ikinci dereceden doğrusal olmayan polarize edilebilirliği, optik fiberin içsel doğrusal olmayan polarize edilebilirliğinden çok daha yüksek olan 170 pm/V'yi aşmaktadır. Üstelik galyum selenit kristalinin uzun menzilli düzenli yapısı, ikinci harmoniklerin sürekli faz girişimini sağlayarak mikro nano fiberdeki büyük doğrusal olmayan hareket uzunluğunun avantajından tam anlamıyla yararlanılmasını sağlar. Daha da önemlisi, pompalama optik taban modu (HE11) ile ikinci harmonik yüksek dereceli mod (EH11, HE31) arasındaki faz uyumu, koni çapının kontrol edilmesi ve ardından mikro nano fiberin hazırlanması sırasında dalga kılavuzu dispersiyonunun düzenlenmesi yoluyla gerçekleştirilir.

Yukarıdaki koşullar, mikro nano fiberdeki ikinci harmoniklerin verimli ve geniş bantlı uyarılmasının temelini oluşturur. Deney, nanowatt seviyesindeki ikinci harmoniklerin çıkışının 1550 nm pikosaniye darbe lazer pompası altında elde edilebileceğini ve ikinci harmoniklerin aynı dalga boyundaki sürekli lazer pompası altında da verimli bir şekilde uyarılabileceğini ve eşik gücünün şu şekilde olduğunu göstermektedir: birkaç yüz mikrowatt kadar düşük (Şekil 1). Ayrıca, pompa ışığı üç farklı sürekli lazer dalga boyuna (1270/1550/1590 nm), üç saniye harmoniğine (2w1, 2w2, 2w3) ve üç toplam frekans sinyaline (w1+w2, w1+w3, w2+) uzatıldığında w3) altı frekans dönüşüm dalga boyunun her birinde gözlemlenir. Pompa ışığının 79,3 nm bant genişliğine sahip ultra radyant ışık yayan diyot (SLED) ışık kaynağı ile değiştirilmesiyle, 28,3 nm bant genişliğine sahip geniş spektrumlu bir ikinci harmonik oluşturulur (Şekil 2). Ayrıca bu çalışmada kuru transfer teknolojisinin yerine kimyasal buhar biriktirme teknolojisi kullanılabilirse ve mikro-nano fiberin yüzeyinde uzun mesafelerde daha az sayıda galyum selenit kristali tabakası büyütülebilirse ikinci harmonik dönüşüm verimliliği beklenmektedir. daha da geliştirilmek üzere.

İNCİR. 1 İkinci harmonik üretim sistemi ve tamamen fiber yapıyla sonuçlanır

Şekil 2 Sürekli optik pompalama altında çok dalga boylu karıştırma ve geniş spektrumlu ikinci harmonikler

 

 


Gönderim zamanı: Mayıs-20-2024