Pengujaan harmonik kedua dalam spektrum yang luas

Pengujaan harmonik kedua dalam spektrum yang luas

Sejak penemuan kesan optik nonlinear kedua pada tahun 1960-an, telah menimbulkan minat para penyelidik, setakat ini, berdasarkan kesan harmonik, dan kekerapan kedua, telah dihasilkan dari ultraviolet yang melampau ke jalur inframerah jauh dari band inframerah jauhlaser, sangat mempromosikan perkembangan laser,optikPemprosesan maklumat, pengimejan mikroskopik resolusi tinggi dan bidang lain. Menurut nonlinearoptikDan teori polarisasi, kesan optik nonlinear yang sama berkait rapat dengan simetri kristal, dan pekali tidak linear bukan hanya sifar dalam media simetri penyongsangan bukan pusat. Sebagai kesan tak linear kedua yang paling asas, harmonik kedua sangat menghalang generasi dan penggunaan berkesan mereka dalam serat kuarza kerana bentuk amorf dan simetri penyongsangan pusat. Pada masa ini, kaedah polarisasi (polarisasi optik, polarisasi termal, polarisasi medan elektrik) boleh memusnahkan simetri penyongsangan pusat bahan serat optik, dan secara berkesan meningkatkan urutan kedua-dua linear serat optik. Walau bagaimanapun, kaedah ini memerlukan teknologi penyediaan yang kompleks dan menuntut, dan hanya dapat memenuhi syarat-syarat yang sepadan dengan fasa kuasi pada panjang gelombang diskret. Cincin resonan serat optik berdasarkan mod dinding Echo mengehadkan pengujaan spektrum yang luas harmonik kedua. Dengan memecahkan simetri struktur permukaan serat, harmonik kedua permukaan dalam serat struktur khas dipertingkatkan ke tahap tertentu, tetapi masih bergantung pada nadi pam femtosecond dengan kuasa puncak yang sangat tinggi. Oleh itu, penjanaan kesan optik nonlinear kedua dalam struktur serat dan peningkatan kecekapan penukaran, terutamanya penjanaan harmonik kedua spektrum yang luas dalam kuasa rendah, mengepam optik berterusan, adalah masalah asas yang perlu diselesaikan dalam bidang optik dan peranti serat bukan linear, dan mempunyai kepentingan saintifik yang penting dan nilai yang luas dan nilai yang luas.

Pasukan penyelidikan di China telah mencadangkan skim integrasi fasa kristal Gallium Selenide berlapis dengan serat mikro-nano. Dengan mengambil kesempatan daripada nonlineariti kedua yang tinggi dan pesanan jangka panjang kristal selenida selenide, pengujaan kedua-dua spektrum yang luas dan proses penukaran berbilang frekuensi direalisasikan, menyediakan penyelesaian baru untuk peningkatan proses multi-parametrik dalam serat dan penyediaan broadband keduasumber cahaya. Pengujaan yang cekap kesan kekerapan harmonik dan jumlah kedua dalam skim ini bergantung pada tiga syarat utama berikut: jarak interaksi cahaya yang panjang antara Gallium Selenide danSerat mikro-nano, nonlineariti kedua yang tinggi dan urutan jarak jauh dari kristal selenide berlapis selenide, dan keadaan yang sepadan dengan fasa frekuensi asas dan frekuensi dua kali ganda berpuas hati.

Dalam eksperimen ini, serat mikro-nano yang disediakan oleh sistem pengimbasan api mempunyai rantau kon yang seragam dalam urutan milimeter, yang menyediakan panjang tindakan tak linear yang panjang untuk cahaya pam dan gelombang harmonik kedua. Polarizabiliti nonlinear kedua-dua kristal selenide Gallium selenide bersepadu melebihi 170 pm/v, yang jauh lebih tinggi daripada polarizabiliti nonlinear intrinsik serat optik. Selain itu, struktur jarak jauh dari kristal selenide Gallium memastikan gangguan fasa berterusan harmonik kedua, memberikan permainan penuh untuk kelebihan panjang tindakan tak linear yang besar dalam serat mikro-nano. Lebih penting lagi, pemadanan fasa antara mod asas optik mengepam (HE11) dan mod pesanan tinggi harmonik kedua (EH11, HE31) direalisasikan dengan mengawal diameter kon dan kemudian mengawal penyebaran gelombang semasa penyediaan serat mikro-nano.

Keadaan di atas meletakkan asas bagi pengujaan yang cekap dan luas harmonik kedua dalam serat mikro-nano. Eksperimen ini menunjukkan bahawa output harmonik kedua di peringkat Nanowatt dapat dicapai di bawah pam laser nadi picosecond 1550 nm, dan harmonik kedua juga boleh teruja dengan cekap di bawah pam laser berterusan panjang gelombang yang sama, dan kuasa ambang serendah beberapa ratus microwatts (Rajah 1). Selanjutnya, apabila cahaya pam dilanjutkan kepada tiga panjang gelombang laser yang berlainan (1270/1550/1590 nm), tiga harmonik kedua (2W1, 2W2, 2W3) dan tiga isyarat kekerapan sum (W1+W2, W1+W3, W2+W3) diperhatikan pada setiap enam frekuensi penukaran. Dengan menggantikan cahaya pam dengan sumber cahaya diod ringan (sled) yang ultra-radiant dengan jalur lebar 79.3 nm, harmonik kedua spektrum lebar dengan lebar jalur 28.3 nm dihasilkan (Rajah 2). Di samping itu, jika teknologi pemendapan wap kimia boleh digunakan untuk menggantikan teknologi pemindahan kering dalam kajian ini, dan lebih sedikit lapisan kristal selenida selenide boleh ditanam di permukaan serat mikro-nano dalam jarak yang jauh, kecekapan penukaran harmonik kedua dijangka dapat dipertingkatkan lagi.

Rajah. Sistem Generasi Harmonik 1 Kedua dan menghasilkan struktur serat semua

Rajah 2 pencampuran pelbagai gelombang dan harmonik kedua spektrum luas di bawah pam optik berterusan