Otro harmoniku ierosināšana plašā spektrā

Otro harmoniku ierosināšana plašā spektrā

Kopš otrās kārtas nelineāro optisko efektu atklāšanas 1960. gados ir izraisījusi plašu pētnieku interesi, līdz šim, pamatojoties uz otrās harmonikas un frekvenču efektiem, ir radušies no galējā ultravioletā starojuma līdz tālajai infrasarkanajai joslai.lāzeri, ievērojami veicināja lāzera attīstību,optiskaisinformācijas apstrāde, augstas izšķirtspējas mikroskopiskā attēlveidošana un citas jomas. Saskaņā ar nelineārooptikaun polarizācijas teorijā, vienmērīgas kārtas nelineārais optiskais efekts ir cieši saistīts ar kristāla simetriju, un nelineārais koeficients nav nulle tikai necentrālās inversijas simetriskā vidē. Kā visvienkāršākais otrās kārtas nelineārais efekts, otrās harmonikas ievērojami kavē to ģenerēšanu un efektīvu izmantošanu kvarca šķiedrā amorfās formas un centra inversijas simetrijas dēļ. Pašlaik polarizācijas metodes (optiskā polarizācija, termiskā polarizācija, elektriskā lauka polarizācija) var mākslīgi iznīcināt optiskās šķiedras materiāla centra inversijas simetriju un efektīvi uzlabot optiskās šķiedras otrās kārtas nelinearitāti. Tomēr šai metodei ir nepieciešama sarežģīta un prasīga sagatavošanas tehnoloģija, un tā var izpildīt kvazifāzes saskaņošanas nosacījumus tikai diskrētos viļņu garumos. Optiskās šķiedras rezonanses gredzens, kura pamatā ir atbalss sienas režīms, ierobežo otrās harmonikas plaša spektra ierosmi. Pārtraucot šķiedras virsmas struktūras simetriju, virsmas otrās harmonikas īpašās struktūras šķiedrā tiek zināmā mērā uzlabotas, bet joprojām ir atkarīgas no femtosekundes sūkņa impulsa ar ļoti lielu maksimālo jaudu. Tāpēc otrās kārtas nelineāro optisko efektu ģenerēšana visu šķiedru struktūrās un konversijas efektivitātes uzlabošana, jo īpaši plaša spektra otro harmoniku ģenerēšana mazjaudas nepārtrauktā optiskā sūknēšanas procesā ir galvenās problēmas, kas jāatrisina. nelineārās šķiedru optikas un ierīču jomā, un tiem ir svarīga zinātniska nozīme un plaša pielietojuma vērtība.

Pētnieku grupa Ķīnā ir ierosinājusi slāņainu gallija selenīda kristāla fāzes integrācijas shēmu ar mikro-nano šķiedru. Izmantojot gallija selenīda kristālu augsto otrās kārtas nelinearitāti un liela diapazona sakārtotību, tiek realizēts plaša spektra otrās harmonikas ierosmes un daudzfrekvenču pārveidošanas process, kas nodrošina jaunu risinājumu daudzparametrisko procesu uzlabošanai. šķiedru un platjoslas otrās harmonikas sagatavošanagaismas avoti. Otrās harmonikas un summas frekvences efekta efektīvā ierosme shēmā galvenokārt ir atkarīga no šādiem trim galvenajiem nosacījumiem: garais gaismas un vielas mijiedarbības attālums starp gallija selenīdu unmikro-nano šķiedra, ir izpildīta slāņainā gallija selenīda kristāla augstā otrās kārtas nelinearitāte un liela diapazona secība, kā arī pamatfrekvences un frekvences dubultošanas režīma fāzes atbilstības nosacījumi.

Eksperimentā ar liesmas skenēšanas konusveida sistēmu sagatavotajai mikro-nano šķiedrai ir vienmērīgs konusa apgabals milimetru secībā, kas nodrošina ilgu nelineāru darbības garumu sūkņa gaismai un otrajam harmoniskajam viļņam. Integrētā gallija selenīda kristāla otrās kārtas nelineārā polarizējamība pārsniedz 170 pm / V, kas ir daudz augstāka nekā optiskās šķiedras raksturīgā nelineārā polarizējamība. Turklāt gallija selenīda kristāla tālsatiksmes sakārtotā struktūra nodrošina nepārtrauktu otrās harmonikas fāzes traucējumus, nodrošinot pilnīgu spēli, izmantojot lielo nelineāro darbības garumu mikro-nano šķiedrā. Vēl svarīgāk ir tas, ka fāzes saskaņošana starp sūknēšanas optisko bāzes režīmu (HE11) un otro harmonisko augstas kārtas režīmu (EH11, HE31) tiek realizēta, kontrolējot konusa diametru un pēc tam regulējot viļņvada dispersiju mikronano šķiedras sagatavošanas laikā.

Iepriekš minētie nosacījumi veido pamatu efektīvai un plašas joslas otrās harmonikas ierosināšanai mikro-nano šķiedrā. Eksperiments parāda, ka otro harmoniku izvadi nanovatu līmenī var sasniegt ar 1550 nm pikosekundes impulsa lāzera sūkni, un otrās harmonikas var arī efektīvi ierosināt zem nepārtraukta tāda paša viļņa garuma lāzera sūkņa, un sliekšņa jauda ir zems līdz vairākiem simtiem mikrovatu (1. attēls). Turklāt, kad sūkņa gaisma tiek paplašināta līdz trīs dažādiem nepārtraukta lāzera viļņu garumiem (1270/1550/1590 nm), trim otrajām harmonikām (2w1, 2w2, 2w3) un trim summārās frekvences signāliem (w1+w2, w1+w3, w2+). w3) tiek novēroti katrā no sešiem frekvences konversijas viļņu garumiem. Aizstājot sūkņa gaismu ar īpaši starojošu gaismas diožu (SLED) gaismas avotu ar joslas platumu 79,3 nm, tiek ģenerēta plaša spektra otrā harmonika ar joslas platumu 28,3 nm (2. attēls). Turklāt, ja šajā pētījumā var izmantot ķīmisko tvaiku pārklāšanas tehnoloģiju, lai aizstātu sausās pārneses tehnoloģiju, un uz mikronano šķiedras virsmas lielos attālumos var izaudzēt mazāk gallija selenīda kristālu slāņu, ir sagaidāma otrā harmonikas konversijas efektivitāte. jāturpina uzlabot.

Zīm. 1 Otrās harmonikas ģenerēšanas sistēma, kas rada visu šķiedru struktūru

2. attēls. Vairāku viļņu garumu sajaukšana un plaša spektra otrās harmonikas nepārtrauktas optiskās sūknēšanas laikā