Побудување на втори хармоници во широк спектар

Побудување на втори хармоници во широк спектар

Од откривањето на нелинеарни оптички ефекти од втор ред во 1960-тите, предизвика широк интерес на истражувачите, досега, врз основа на вториот хармоничен и фреквентен ефект, произведени се од екстремната ултравиолетова до крајната инфрацрвена лента наласери, во голема мера го промовираше развојот на ласерот,оптичкиобработка на информации, микроскопско снимање со висока резолуција и други полиња. Според нелинеарниоптикаи теоријата на поларизација, нелинеарниот оптички ефект од парен ред е тесно поврзан со кристалната симетрија, а нелинеарниот коефициент не е нула само во нецентралните симетрични медиуми со инверзија. Како најосновниот нелинеарен ефект од втор ред, вториот хармоник во голема мера го попречува нивното генерирање и ефективната употреба во кварцните влакна поради аморфната форма и симетријата на централното инверзија. Во моментов, методите на поларизација (оптичка поларизација, топлинска поларизација, поларизација на електричното поле) можат вештачки да ја уништат симетријата на инверзија на оптичкото влакно во центарот на материјалот и ефикасно да ја подобрат нелинеарноста од втор ред на оптичкото влакно. Меѓутоа, овој метод бара сложена и напорна технологија за подготовка и може да ги исполни условите за квазифазно совпаѓање само на дискретни бранови должини. Резонантниот прстен со оптички влакна базиран на режимот на ехо ѕид го ограничува возбудувањето со широк спектар на вторите хармоници. Со кршење на симетријата на површинската структура на влакното, површинските втори хармоници во специјалното конструктивно влакно се подобруваат до одреден степен, но сепак зависат од пулсот на фемтосекундата на пумпата со многу висока врвна моќност. Затоа, генерирањето на нелинеарни оптички ефекти од втор ред во структури од сите влакна и подобрувањето на ефикасноста на конверзијата, особено генерирањето секундарни хармоници со широк спектар при нискомоќно, континуирано оптичко пумпање, се основните проблеми што треба да се решат во областа на нелинеарните оптички влакна и уреди, и имаат важно научно значење и широка примена вредност.

Истражувачки тим во Кина предложи шема за интеграција на фазата на кристална фаза на слоевит галиум селенид со микронано влакна. Со искористување на високата нелинеарност од втор ред и подредување на долг дострел на кристалите на галиум селенид, се реализира второ-хармонично возбудување со широк спектар и процес на конверзија со повеќе фреквенции, обезбедувајќи ново решение за подобрување на мултипараметриските процеси во влакна и подготовка на широкопојасен втор-хармониченизвори на светлина. Ефикасното возбудување на вториот хармоничен и збирен ефект на фреквенција во шемата главно зависи од следните три клучни услови: долгото растојание на интеракцијата светлина-материја помеѓу галиум селенид имикро-нано влакнаЗадоволени се високиот нелинеарност од втор ред и редоследот на долг дострел на слоевитиот галиум селенид кристал и условите за совпаѓање на фазите на основниот режим на удвојување на фреквенцијата и фреквенцијата.

Во експериментот, микро-нано влакното подготвено од системот за стеснување со скенирање на пламен има униформа конусна област од редот на милиметар, што обезбедува долга нелинеарна должина на дејство за светлото на пумпата и вториот хармоничен бран. Нелинеарната поларизација од втор ред на интегрираниот галиум селенид кристал надминува 170 pm/V, што е многу повисока од внатрешната нелинеарна поларизација на оптичкото влакно. Покрај тоа, нарачаната структура на долг дострел на кристалот на галиум селенид обезбедува континуирана фазна интерференција на вторите хармоници, давајќи целосна игра на предноста од големата нелинеарна должина на дејството во микро-нано влакното. Уште поважно, фазното совпаѓање помеѓу оптичкиот базен режим на пумпање (HE11) и вториот хармоничен режим од висок ред (EH11, HE31) се реализира со контролирање на дијаметарот на конусот и потоа регулирање на дисперзијата на брановодот за време на подготовката на микро-нано влакна.

Горенаведените услови ја поставуваат основата за ефикасно и широкопојасно побудување на вторите хармоници во микронано влакната. Експериментот покажува дека излезот на вторите хармоници на ниво на нановат може да се постигне под пулсната ласерска пумпа од 1550 nm пикосекунда, а втората хармоника исто така може ефикасно да се возбуди под континуираната ласерска пумпа со иста бранова должина, а моќноста на прагот е како ниска од неколку стотици микровати (Слика 1). Понатаму, кога светлото на пумпата е продолжено на три различни бранови должини на континуиран ласер (1270/1550/1590 nm), три секунди хармоници (2w1, 2w2, 2w3) и три збирни фреквентни сигнали (w1+w2, w1+w3, w2+ w3) се набљудуваат на секоја од шесте бранови должини на конверзија на фреквенцијата. Со замена на светлото на пумпата со извор на светлина со ултра-зрачна диода што емитува светлина (SLED) со пропусен опсег од 79,3 nm, се генерира секундарна хармоника со широк спектар со пропусен опсег од 28,3 nm (Слика 2). Дополнително, ако технологијата на хемиско таложење на пареа може да се користи за да се замени технологијата на сув трансфер во оваа студија, и помалку слоеви на кристали на галиум селенид може да се одгледуваат на површината на микро-нано влакната на долги растојанија, се очекува втората ефикасност на хармонична конверзија. дополнително да се подобрува.

Сл. 1 Втор систем за генерирање на хармоници и резултати во структура од сите влакна

Слика 2 Мешање со повеќе бранови должини и секундарни хармоници со широк спектар при континуирано оптичко пумпање