Geniş bir spektrumda ikinci harmoniklerin uyarılması

Geniş bir spektrumda ikinci harmoniklerin uyarılması

1960'larda ikinci dereceden doğrusal olmayan optik etkilerin keşfedilmesinden bu yana, şu ana kadar, aşırı ultraviyole ile üretilen ikinci harmonik ve frekans etkilerine dayanarak, araştırmacıların geniş ilgisini çekti.lazer, lazer gelişimini büyük ölçüde teşvik etti,optikBilgi işleme, yüksek çözünürlüklü mikroskobik görüntüleme ve diğer alanlar. Doğrusal olmayanlara göreoptikVe polarizasyon teorisi, eşit dereceli doğrusal olmayan optik etki, kristal simetri ile yakından ilişkilidir ve doğrusal olmayan katsayı sadece orta olmayan inversiyon simetrik ortamda sıfır değildir. En temel ikinci dereceden doğrusal olmayan etki olarak, ikinci harmonikler, amorf form ve merkez inversiyonunun simetrisi nedeniyle kuvars lifinde üretimlerini ve etkili kullanımlarını büyük ölçüde engeller. Şu anda, polarizasyon yöntemleri (optik polarizasyon, termal polarizasyon, elektrik alan polarizasyonu) optik lifin malzeme merkezi inversiyonunun simetrisini yapay olarak yok edebilir ve optik elyafın ikinci dereceden doğrusal olmayanlığını etkili bir şekilde geliştirebilir. Bununla birlikte, bu yöntem karmaşık ve zorlu hazırlık teknolojisi gerektirir ve sadece ayrı dalga boylarında yarı faz eşleştirme koşullarını karşılayabilir. Yankı duvar moduna dayanan optik fiber rezonant halka, ikinci harmoniklerin geniş spektrum uyarılmasını sınırlar. Elyafın yüzey yapısının simetrisini kırarak, özel yapı fiberdeki yüzey ikinci harmonikleri belirli bir dereceye kadar arttırılır, ancak yine de çok yüksek pik gücü ile femtosaniye pompa darbesine bağlıdır. Bu nedenle, tüm fiber yapılarda ikinci dereceden doğrusal olmayan optik etkilerin üretilmesi ve dönüşüm verimliliğinin iyileştirilmesi, özellikle düşük güçlü, sürekli optik pompalamada geniş spektrumlu ikinci harmoniklerin üretimi, doğrusal olmayan fiber optikler ve cihazlar alanında çözülmesi gereken temel problemlerdir ve önemli bilimsel anlamlılığa ve geniş uygulama değerine sahiptir.

Çin'de bir araştırma ekibi, mikro-nano lifli katmanlı bir galyum selenid kristal faz entegrasyon şeması önerdi. Yüksek ikinci dereceden doğrusal olmama ve galyum selenid kristallerinin uzun menzilli sıralamasından yararlanarak, geniş spektrumlu bir ikinci harmonik uyarma ve çok frekans dönüşüm süreci gerçekleşir ve fiberde çok parametrik işlemlerin geliştirilmesi için yeni bir çözüm sağlayarak ve geniş bant ikinci harmonik hazırlanması için yeni bir çözüm sağlayarakIşık Kaynakları. Şemadaki ikinci harmonik ve toplam frekans etkisinin etkili uyarılması esas olarak aşağıdaki üç temel koşula bağlıdır: galyum selenid ve arasındaki uzun ışık madeni etkileşim mesafesi vemikro-nano fiber, katmanlı galyum selenid kristalinin yüksek ikinci dereceden doğrusal olmama ve uzun menzilli sırası ve temel frekans ve frekans ikiye katlama modunun faz eşleştirme koşulları karşılanır.

Deneyde, alev tarama konik sistemi tarafından hazırlanan mikro-nano fiber, pompa ışığı ve ikinci harmonik dalga için uzun bir doğrusal olmayan eylem uzunluğu sağlayan milimetre sırasında düzgün bir koni bölgesine sahiptir. Entegre galyum selenid kristalinin ikinci dereceden doğrusal olmayan polarizasyonu, optik fiberin içsel doğrusal olmayan polarizasyonundan çok daha yüksek olan 170 pm/v'yi aşar. Dahası, galyum selenid kristalinin uzun menzilli sıralı yapısı, ikinci harmoniklerin sürekli faz parazitini sağlar ve mikro-nano fiberdeki büyük doğrusal olmayan eylem uzunluğunun avantajına tam oyun verir. Daha da önemlisi, pompalama optik baz modu (HE11) ve ikinci harmonik yüksek dereceli modu (EH11, HE31) arasındaki faz eşleşmesi, koni çapını kontrol ederek ve daha sonra mikro-nano fiberin hazırlanması sırasında dalga kılavuzu dağılımının düzenlenmesi ile gerçekleştirilir.

Yukarıdaki koşullar, mikro-nano lifinde ikinci harmoniklerin verimli ve geniş bant uyarılmasının temelini oluşturmuştur. Deney, nanowatt seviyesindeki ikinci harmoniklerin çıkışının 1550 nm pikosaniye darbe lazer pompası altında elde edilebileceğini ve ikinci harmoniklerin aynı dalga boyudaki sürekli lazer pompası altında verimli bir şekilde uyarılabileceğini ve eşik gücü birkaç yüz mikrowatt kadar düşük olduğunu gösteriyor (Şekil 1). Ayrıca, pompa ışığı üç farklı dalga boyuna sürekli lazer (1270/1550/1590 nm), üç ikinci harmonik (2W1, 2W2, 2W3) ve üç toplam frekans sinyali (W1+W2, W1+W3, W2+W3) gözlemlenir. Pompa ışığını, 79.3 nm'lik bir bant genişliği ile ultra radyant ışık yayan diyot (kızak) ışık kaynağıyla değiştirerek, 28.3 nm'lik bir bant genişliğine sahip geniş spektrumlu bir ikinci harmonik üretilir (Şekil 2). Ek olarak, bu çalışmada kuru transfer teknolojisinin yerini almak için kimyasal buhar biriktirme teknolojisi kullanılabilirse ve uzun mesafelerde mikro-nano lifinin yüzeyinde daha az galyum selenür kristal katmanı büyütülebilir.

İNCİR. 1 ikinci harmonik üretim sistemi ve tüm fiber yapı ile sonuçlanır

Şekil 2 Sürekli optik pompalama altında çok dalga boyu karışım ve geniş spektrumlu ikinci harmonikler