Otrās harmonikas ierosme plašā spektrā

Otrās harmonikas ierosme plašā spektrā

Kopš otrās kārtas nelineāro optisko efektu atklāšanas 60. gados, tas ir izraisījis plašu pētnieku interesi, pamatojoties uz otro harmoniku, un frekvences efekti ir radījuši no galējā ultravioletā līdz tālajai infrasarkanajai joslailāzeri, ļoti veicināja lāzera attīstību,optisksInformācijas apstrāde, augstas izšķirtspējas mikroskopiskā attēlveidošana un citi lauki. Saskaņā ar nelineāruoptikaun polarizācijas teorija, vienmērīga kārtas nelineārā optiskā iedarbība ir cieši saistīta ar kristāla simetriju, un nelineārais koeficients nav nulle tikai inversijas simetriskā vidē. Kā visvienkāršākais otrās kārtas nelineārais efekts, otrās harmonikas ievērojami kavē to paaudzi un efektīvu izmantošanu kvarca šķiedrā amorfās formas un centra apvērsuma simetrijas dēļ. Pašlaik polarizācijas metodes (optiskā polarizācija, termiskā polarizācija, elektriskā lauka polarizācija) var mākslīgi iznīcināt optiskās šķiedras materiālu centra inversijas simetriju un efektīvi uzlabot optiskās šķiedras otrās kārtas nelinearitāti. Tomēr šai metodei ir nepieciešama sarežģīta un prasīga sagatavošanas tehnoloģija, un tā var atbilst kvazi-fāžu saskaņošanas apstākļiem tikai diskrētos viļņu garumos. Optiskā šķiedru rezonanses gredzens, kas balstīts uz atbalss sienas režīmu, ierobežo otro harmoniku plašo spektra ierosmi. Salaužot šķiedras virsmas struktūras simetriju, virsmas otrās harmonikas īpašās struktūras šķiedrā zināmā mērā tiek uzlabotas, bet joprojām ir atkarīgas no femtosekundes sūkņa impulsa ar ļoti lielu maksimālo jaudu. Tāpēc otrās kārtas nelineāro optisko efektu ģenerēšana visās šķiedrās struktūrās un pārveidošanas efektivitātes uzlabošana, īpaši plaša spektra otrās harmoniku ģenerēšana mazjaudas jaudā, nepārtraukta optiskā sūknēšana, ir pamatproblēmas, kas jāatrisina nelineāras optikas un ierīču jomā, un tām ir būtiska zinātniska nozīme un plaša pielietojuma vērtība.

Pētniecības grupa Ķīnā ir ierosinājusi slāņainu gallija selenīda kristāla fāzes integrācijas shēmu ar mikro-nano šķiedru. Izmantojot augstas otrās kārtas nelinearitātes un tālsatiksmes gallija selenīda kristālu secības priekšrocības, tiek realizēta plaša spektra otrā harmoniskā ierosme un daudzfrekvenču pārveidošanas process, nodrošinot jaunu risinājumu daudzparametrisko procesu uzlabošanai šķiedrā un platjoslas otrās harmonikas sagatavošanai sagatavošanai platjoslas harmonikas sagatavogaismas avotiApvidū Otrās harmonikas un summas frekvences efekta efektīva ierosme shēmā galvenokārt ir atkarīga no šādiem trim galvenajiem nosacījumiem: garais gaismas un matērijas mijiedarbības attālums starp gallija selenīdu unmikro-nano šķiedra, slāņveida gallija selenīda kristāla augstā otrās kārtas nelinearitāte un tālsatiksmes secība, kā arī pamatfrekvences un frekvences divkāršošanas režīma fāzu atbilstības apstākļi ir izpildīti.

Eksperimentā mikro-nano šķiedru, ko sagatavo liesmas skenēšanas konusveida sistēmai, milimetra secībā ir vienāds konusa reģions, kas nodrošina ilgu nelineāru darbības garumu sūkņa gaismai un otrajam harmoniskajam vilnim. Integrētā gallija selenīda kristāla otrās kārtas nelineārā polarizējamība pārsniedz 170 pm/V, kas ir daudz augstāks nekā optiskās šķiedras iekšējā nelineārā polarizabilitāte. Turklāt tālsatiksmes secīgā gallija selenīda kristāla struktūra nodrošina otrās harmonikas nepārtrauktas fāzes traucējumus, nodrošinot pilnīgu spēli lielā nelineārā darbības garuma labā mikro-nano šķiedrā. Vēl svarīgāk ir tas, ka fāzes saskaņošana starp sūknēšanas optiskās bāzes režīmu (HE11) un otro harmoniskās augstas pasūtījuma režīmu (EH11, HE31) tiek realizēts, kontrolējot konusa diametru un pēc tam regulējot viļņvada izkliedi mikro-nano šķiedras sagatavošanas laikā.

Iepriekš minētie nosacījumi ir pamats otrās harmoniku efektīvai un platjoslas ierosmei mikro-nano šķiedrā. Eksperiments parāda, ka otrās harmoniku izlaide nanovates līmenī var sasniegt ar 1550 nm pikosekundes impulsa lāzera sūkni, un otro harmoniku var efektīvi satraukt arī zem nepārtrauktā lāzera sūkņa ar tādu pašu viļņa garumu, un sliekšņa jauda ir tikpat zema kā vairākiem simtiem mikrovattu (1. attēls). Turklāt, kad sūkņa gaisma tiek pagarināta līdz trim dažādiem nepārtraukta lāzera viļņu garumiem (1270/1550/1590 nm), trīs sekunžu harmonikas (2W1, 2W2, 2W3) un trīs summas frekvences signāli (W1+W2, W1+W3, W2+W3) tiek novēroti katrā no sešām frekvences konvertēšanas garumiem. Aizstājot sūkņa gaismu ar īpaši strauji, gaismas diožu (SLED) gaismas avotu ar joslas platumu 79,3 nm, tiek izveidots plaša spektra otrā harmonika ar joslas platumu 28,3 nm (2. attēls). Turklāt, ja ķīmisko tvaiku nogulsnēšanās tehnoloģiju var izmantot, lai aizstātu sausās pārnešanas tehnoloģiju šajā pētījumā, un mazāk galda selenīdu kristālu slāņu var audzēt uz mikro-nano šķiedras virsmas lielos attālumos, tiek gaidīts otrais harmoniskās konvertācijas efektivitāte.

Fig. 1 Otrā harmoniskās ģenerēšanas sistēma un rada visu šķiedru struktūru

2. attēls Vairāku viļņu garuma sajaukšana un plaša spektra otrās harmonikas nepārtraukta optiskā sūknēšana