Teiste harmooniliste ergastamine laias spektris
Alates teist järku mittelineaarsete optiliste efektide avastamisest 1960. aastatel on teadlastes laialdast huvi äratanud, on seni, tuginedes teisele harmoonilisele ja sagedusefektile, tekitatud äärmuslikust ultraviolettkiirgusest kauge infrapunaribani.laserid, edendas oluliselt laseri arengut,optilineinfotöötlus, kõrglahutusega mikroskoopiline pildistamine ja muud valdkonnad. Vastavalt mittelineaarseleoptikaja polarisatsiooniteooria, paarisjärjestuse mittelineaarne optiline efekt on tihedalt seotud kristallide sümmeetriaga ja mittelineaarne koefitsient ei ole null ainult mittekeskse inversiooni sümmeetrilises keskkonnas. Kõige põhilisema teist järku mittelineaarse efektina takistavad teised harmoonilised amorfse vormi ja keskpunkti inversiooni sümmeetria tõttu nende genereerimist ja tõhusat kasutamist kvartskiududes. Praegu võivad polarisatsioonimeetodid (optiline polarisatsioon, termiline polarisatsioon, elektrivälja polarisatsioon) kunstlikult hävitada optilise kiu materjali keskpunkti inversiooni sümmeetriat ja tõhusalt parandada optilise kiu teist järku mittelineaarsust. See meetod nõuab aga keerulist ja nõudlikku ettevalmistustehnoloogiat ning suudab täita kvaasifaasi sobitamise tingimusi ainult diskreetsetel lainepikkustel. Kajaseina režiimil põhinev optilise kiu resonantsrõngas piirab teise harmoonilise laia spektriga ergastust. Lõhkudes kiu pinnastruktuuri sümmeetriat, paranevad pinna teise harmoonilised eristruktuuriga kius teatud määral, kuid sõltuvad siiski väga suure tippvõimsusega femtosekundilisest pumbaimpulsist. Seetõttu on teist järku mittelineaarsete optiliste efektide tekitamine täiskiudstruktuurides ja muundamise efektiivsuse parandamine, eriti laia spektriga teise harmooniliste tekitamine väikese võimsusega pidevas optilises pumpamises, põhiprobleemid, mis tuleb lahendada. mittelineaarse fiiberoptika ja seadmete valdkonnas ning neil on oluline teaduslik tähtsus ja lai rakendusväärtus.
Hiina uurimisrühm on välja pakkunud kihilise galliumseleniidi kristallide faasi integreerimise skeemi mikro-nanokiuga. Kasutades ära galliumseleniidi kristallide kõrget teist järku mittelineaarsust ja pikamaa järjestust, realiseeritakse laia spektriga teise harmoonilise ergastuse ja mitme sagedusega muundamise protsess, mis pakub uut lahendust mitmeparameetriliste protsesside tõhustamiseks. kiudoptiline ja lairiba teise harmooniku ettevalmistaminevalgusallikad. Teise harmoonilise ja summaarse sageduse efekti tõhus ergastus skeemis sõltub peamiselt kolmest järgmisest põhitingimusest: galliumseleniidi ja valguse ja aine vahelisest pikast interaktsioonikaugusest.mikro-nanokiud, on kihilise galliumseleniidi kristalli kõrge teist järku mittelineaarsus ja pikamaa järjestus ning põhisageduse ja sageduse kahekordistamise režiimi faaside sobitamise tingimused täidetud.
Katses on leegi skaneerimise kitsenemissüsteemiga valmistatud mikro-nanokiul millimeetri suurusjärgus ühtlane koonuse piirkond, mis tagab pumba valguse ja teise harmoonilise laine pika mittelineaarse toimepikkuse. Integreeritud galliumseleniidi kristalli teist järku mittelineaarne polariseeritavus ületab 170 pm / V, mis on palju kõrgem kui optilise kiu sisemine mittelineaarne polariseeritavus. Lisaks tagab galliumseleniidi kristallide pikamaa järjestatud struktuur teise harmoonilise pideva faasihäire, andes täieliku mängu mikro-nanokiu suure mittelineaarse toimepikkuse eeliseks. Veelgi olulisem on see, et pumpamise optilise baasrežiimi (HE11) ja teise harmoonilise kõrgtaseme režiimi (EH11, HE31) faaside sobitamine toimub koonuse läbimõõdu juhtimisega ja seejärel lainejuhi dispersiooni reguleerimisega mikro-nanokiu valmistamise ajal.
Ülaltoodud tingimused panevad aluse mikro-nanokiudude teise harmoonilise tõhusale ja lairibale ergastamisele. Katse näitab, et 1550 nm pikosekundilise impulss-laserpumba all on võimalik saavutada teist harmoonilist väljundit nanovati tasemel ja teist harmoonilist saab efektiivselt ergutada ka sama lainepikkusega pideva laserpumba all ning lävivõimsus on madal kuni mitusada mikrovatti (joonis 1). Lisaks, kui pumba valgust laiendatakse pideva laseri kolmele erinevale lainepikkusele (1270/1550/1590 nm), kolmele teisele harmoonilisele (2w1, 2w2, 2w3) ja kolmele sagedussignaalile (w1+w2, w1+w3, w2+). w3) täheldatakse igal kuuel sagedusmuunduse lainepikkusel. Asendades pumba valgusti ultra-kiirgusega valgusdioodiga (SLED) valgusallikaga, mille ribalaius on 79,3 nm, genereeritakse laia spektriga teine harmooniline ribalaiusega 28,3 nm (joonis 2). Lisaks, kui selles uuringus saab kuivülekandetehnoloogia asendamiseks kasutada keemilist aurustamise-sadestamise tehnoloogiat ja mikro-nanokiu pinnal saab pikkade vahemaade tagant kasvatada vähem galliumseleniidi kristallide kihte, on oodata teist harmoonilise muundamise efektiivsust. mida veelgi parandada.
joonisel fig. 1 Teise harmoonilise genereerimise süsteem ja tulemuseks on kõik kiudained
Joonis 2 Mitme lainepikkusega segamine ja laia spektriga teised harmoonilised pideva optilise pumpamise korral
Postitusaeg: 20. mai-2024