Anregung vun zweeten Harmoneschen an engem breede Spektrum

Anregung vun zweeten Harmoneschen an engem breede Spektrum

Zënter der Entdeckung vun netlinearen opteschen Effekter vun zweeter Uerdnung an den 1960er Joren huet dëst e grousst Interessi bei Fuerscher erwëscht, déi bis elo, baséiert op der zweeter Harmonik an de Frequenzeffekter, vum extremen Ultraviolettband bis zum wäiten Infraroutband produzéiert hunn.Laseren, huet d'Entwécklung vum Laser staark gefördert,opteschInformatiounsveraarbechtung, héichopléisend mikroskopesch Bildgebung an aner Beräicher. Geméiss netlinearerOptikAn der Polarisatiounstheorie ass den netlinearen opteschen Effekt vun egaler Uerdnung enk mat der Kristallsymmetrie verbonnen, an den netlineare Koeffizient ass net nëmmen a symmetresche Medien mat net-zentraler Inversioun null. Als dee fundamentalsten netlinearen Effekt vun zweeter Uerdnung behënneren déi zweet Harmoneschen hir Generatioun an effektiv Notzung a Quarzfaser staark wéinst der amorpher Form an der Symmetrie vun der Zentrumsinversioun. Aktuell kënnen d'Polarisatiounsmethoden (optesch Polarisatioun, thermesch Polarisatioun, elektresch Feldpolarisatioun) d'Symmetrie vun der Materialzentrumsinversioun vun der optescher Faser künstlech zerstéieren an d'Netlinearitéit vun zweeter Uerdnung vun der optescher Faser effektiv verbesseren. Dës Method erfuerdert awer eng komplex an usprochsvoll Virbereedungstechnologie a kann d'Quasi-Phasen-Upassungsbedingungen nëmmen bei diskreten Wellelängten erfëllen. De Resonanzring vun der optescher Faser baséiert op dem Echowandmodus limitéiert d'Breitspektrum-Urregung vun den zweeten Harmoneschen. Duerch d'Briechung vun der Symmetrie vun der Uewerflächenstruktur vun der Faser ginn déi zweet Harmoneschen Uewerfläch an der Faser mat spezieller Struktur bis zu engem gewësse Grad verbessert, awer hänken ëmmer nach vum Femtosekonnen-Pompelpuls mat ganz héijer Spëtzeleistung of. Dofir sinn d'Generéierung vun netlinearen opteschen Effekter vun zweeter Uerdnung a Vollfaserstrukturen an d'Verbesserung vun der Konversiounseffizienz, besonnesch d'Generéierung vun zweetharmoneschen Harmonien mat breede Spektrum bei kontinuéierlecher optescher Pompelung mat gerénger Leeschtung, déi grondleeënd Problemer, déi am Beräich vun der netlinearer Glasfaseroptik an hiren Apparater geléist musse ginn, a si hunn eng wichteg wëssenschaftlech Bedeitung a e breede Uwendungswäert.

E Fuerschungsteam a China huet e geschichtete Galliumselenidkristall-Phasenintegratiounsschema mat Mikro-Nanofaser virgeschloen. Duerch d'Ausnotzung vun der héijer Netlinearitéit vun zweeter Uerdnung an der laangfristeger Uerdnung vu Galliumselenidkristaller gëtt e breede Spektrum vun der zweeter harmonescher Anregung an engem Multifrequenzkonversiounsprozess realiséiert, wat eng nei Léisung fir d'Verbesserung vu multiparametresche Prozesser a Faseren an d'Virbereedung vu breedebandegen zweeter harmoneschen...LiichtquellenDéi effizient Anregung vun der zweeter Harmonescher an dem Sumfrequenzeffekt am Schema hänkt haaptsächlech vun de folgenden dräi Schlësselbedingungen of: déi laang Distanz tëscht Liicht-Matière-Interaktioun tëscht Galliumselenid anMikro-Nanofaser, déi héich Netlinearitéit vun zweeter Uerdnung an d'Groussreechwäit Uerdnung vum geschichtete Galliumselenidkristall, an d'Phasenanpassungsbedingungen vun der Grondfrequenz an dem Frequenzverdueblungungsmodus sinn erfëllt.

Am Experiment huet d'Mikro-Nanofaser, déi mam Flammescanning-Konischungssystem virbereet gouf, eng eenheetlech Kegelregioun an der Gréisstenuerdnung vun engem Millimeter, wat eng laang netlinear Aktiounslängt fir d'Pompelliicht an déi zweet harmonesch Well bitt. Déi netlinear Polariséierbarkeet vun zweeter Uerdnung vum integréierte Galliumselenidkristall iwwerschreit 170 pm/V, wat vill méi héich ass wéi déi intrinsesch netlinear Polariséierbarkeet vun der optescher Faser. Ausserdeem garantéiert déi laangfristeg geuerdnet Struktur vum Galliumselenidkristall déi kontinuéierlech Phaseninterferenz vun den zweeten Harmoneschen, wouduerch de Virdeel vun der grousser netlinearer Aktiounslängt an der Mikro-Nanofaser voll ausgenotzt gëtt. Méi wichteg ass, datt d'Phasenanpassung tëscht dem optesche Basismodus fir d'Pomplung (HE11) an dem zweeten harmonesche Modus vun héijer Uerdnung (EH11, HE31) realiséiert gëtt andeems den Duerchmiesser vum Kegel kontrolléiert an dann d'Wellenleiterdispersioun während der Virbereedung vun der Mikro-Nanofaser geregelt gëtt.

Déi uewe genannten Konditioune leeën d'Grondlag fir déi effizient an breetbandeg Anregung vun zweeten Harmoneschen a Mikro-Nanofaser. D'Experiment weist, datt d'Ausgab vun zweeten Harmoneschen op Nanowatt-Niveau ënner der 1550 nm Picosekonden-Pulslaserpompel erreecht ka ginn, an datt déi zweet Harmoneschen och effizient ënner der kontinuéierlecher Laserpompel vun der selwechter Wellelängt ugereegt kënne ginn, an d'Schwellleistung ass sou niddreg wéi e puer honnert Mikrowatt (Figur 1). Ausserdeem, wann d'Pompelliicht op dräi verschidde Wellelängte vum kontinuéierleche Laser (1270/1550/1590 nm) ausgedehnt gëtt, ginn dräi zweet Harmoneschen (2w1, 2w2, 2w3) an dräi Sumfrequenzsignaler (w1+w2, w1+w3, w2+w3) bei all de sechs Frequenzkonversiounswellelängte observéiert. Wann d'Pompelliicht duerch eng ultrastrahlend Liichtemissiounsdiod (SLED) Liichtquell mat enger Bandbreet vun 79,3 nm ersat gëtt, gëtt eng breetspektrum zweet Harmonesch mat enger Bandbreet vun 28,3 nm generéiert (Figur 2). Zousätzlech, wann d'Technologie vun der chemescher Gasoflagerung benotzt ka ginn, fir d'Dréchentransfertechnologie an dëser Studie ze ersetzen, a manner Schichten vu Galliumselenidkristaller op der Uewerfläch vu Mikro-Nanofaser iwwer grouss Distanzen ugebaut kënne ginn, gëtt erwaart, datt d'Konversiounseffizienz vun der zweeter harmonescher Form weider verbessert gëtt.

FIG. 1 System fir d'Generatioun vun der zweeter harmonescher Form a Resultater an enger Struktur aus ganz Faseren

Figur 2 Multiwellenlängtmëschung a breetspektrum zweetharmonesch ënner kontinuéierlecher optescher Pompelung