Excitation af anden harmonik i et bredt spektrum
Siden opdagelsen af ikke-lineære optiske effekter i anden ordens optiske effekter i 1960'erne har har vakt bred interesse for forskere, hidtil baseret på den anden harmoniske og frekvenseffekter, har produceret fra den ekstreme ultraviolet til det fjerne infrarøde bånd aflasere, fremmede meget udviklingen af laser,optiskInformationsbehandling, mikroskopisk billeddannelse i høj opløsning og andre felter. Ifølge ikke -lineæroptikog polarisationsteori, den jævnordre ikke-lineære optiske virkning er tæt knyttet til krystalsymmetri, og den ikke-lineære koefficient er ikke kun nul i ikke-centrale inversionssymmetriske medier. Som den mest basale anden ordens ikke-lineære virkning hindrer den anden harmonik i høj grad deres generation og effektiv anvendelse i kvartsfiber på grund af den amorfe form og symmetrien af centerinversionen. På nuværende tidspunkt kan polarisationsmetoder (optisk polarisering, termisk polarisering, elektrisk feltpolarisering) kunstigt ødelægge symmetrien af materialecenterinversion af optisk fiber og effektivt forbedre den andenordens ikke-linearitet af optisk fiber. Imidlertid kræver denne metode kompleks og krævende forberedelsesteknologi og kan kun opfylde de kvasi-fase-matchende forhold ved diskrete bølgelængder. Den optiske fiberresonansring, der er baseret på ekko vægtilstand, begrænser den brede spektrumscititation af anden harmonik. Ved at bryde symmetrien af fiberens overfladestruktur forbedres overfladen, der er anden harmonik i den specielle strukturfiber, i en vis grad, men afhænger stadig af femtosekundpumpens puls med meget høj spidsstyrke. Derfor er genereringen af ikke-lineære optiske effekter i anden ordens optiske effekter i all-fiberstrukturer og forbedring af konverteringseffektivitet, især genereringen af bredspektret anden harmonik i lav effekt, kontinuerlig optisk pumpning, de grundlæggende problemer, der skal løses inden for ikke-lineær fiberoptik og enheder, og har vigtig videnskabelig betydning og bred applikationsværdi.
Et forskerteam i Kina har foreslået et lagdelt galliumselenid-krystalfaseintegrationsskema med mikro-nano-fiber. Ved at drage fordel af den høje andenordens ikke-linearitet og lang rækkevidde rækkefølge af galliumselenidkrystaller, realiseres et bredt spektrum anden-harmonisk excitation og multifrekvenskonverteringsproces, hvilket giver en ny løsning til forbedring af multi-parametriske processer i fiber og forberedelse af bredbånds anden-harmoniklyskilder. Den effektive excitation af den anden harmoniske og sumfrekvenseffekt i skemaet afhænger hovedsageligt af følgende tre nøglebetingelser: den lange lysstofinteraktionsafstand mellem galliumselenid ogMikro-nano fiber, den høje andenordens ikke-linearitet og lang rækkevidde af den lagdelte galliumselenid-krystal, og fasematrende forhold for den grundlæggende frekvens og frekvens fordoblingstilstand er opfyldt.
I eksperimentet har mikro-nano-fiberen fremstillet af flammescanningskondrende-systemet en ensartet kegleområde i rækkefølgen af millimeter, der giver en lang ikke-lineær handlingslængde for pumpelyset og den anden harmoniske bølge. Den andenordens ikke-lineære polariserbarhed af den integrerede galliumselenidkrystall overstiger 170 PM/V, hvilket er meget højere end den iboende ikke-lineære polariserbarhed af den optiske fiber. Desuden sikrer den langtrækkende bestilte struktur af galliumselenidkrystallen den kontinuerlige faseinterferens af den anden harmonik, hvilket giver fuldt spil til fordel for den store ikke-lineære handlingslængde i mikro-nano-fiberen. Vigtigere er det, at fasematchningen mellem pumpen optisk basetilstand (HE11) og den anden harmoniske højorden-tilstand (EH11, HE31) realiseres ved at kontrollere kegdiameteren og derefter regulere bølgelederdispersionen under fremstillingen af mikro-nano-fiber.
Ovenstående betingelser lægger grundlaget for effektiv og bredbåndscitation af anden harmonik i mikro-nano-fiber. Eksperimentet viser, at output fra anden harmonik på nanowatt -niveau kan opnås under 1550 nm picosekund pulslaserpumpe, og den anden harmonik kan også være begejstret under den kontinuerlige laserpumpe i den samme bølgelængde, og tærskelkraften er så lav som flere hundrede mikrobølger (figur 1). Når pumpelyset forlænges til tre forskellige bølgelængder af kontinuerlig laser (1270/1550/1590 nm), observeres tre sekunders harmoniske (2W1, 2W2, 2W3) og tre sumfrekvenssignaler (W1+W2, W1+W3, W2+W3) ved hver af de seks frekvensomdannelsesbølgelængder. Ved at udskifte pumpelyset med en ultra-radiant lysemitterende diode (slæde) lyskilde med en båndbredde på 79,3 nm genereres en bredspektret anden harmonisk med en båndbredde på 28,3 nm (figur 2). Derudover, hvis kemisk dampaflejringsteknologi kan bruges til at erstatte tøroverførselsteknologien i denne undersøgelse, og færre lag af galliumselenidkrystaller kan dyrkes på overfladen af mikro-nano-fiber over lange afstande, forventes den anden harmoniske konverteringseffektivitet at blive yderligere forbedret.
Fig. 1 sekund harmonisk generationssystem og resulterer i all-fiberstruktur
Figur 2 Multi-bølgelængde blanding og bredspektret anden harmonik under kontinuerlig optisk pumpning
Posttid: Maj 20-2024