Opwekking van tweede harmonieke in 'n wye spektrum

Opwekking van tweede harmonieke in 'n wye spektrum

Sedert die ontdekking van tweede-orde nie-lineêre optiese effekte in die 1960's, het wye belangstelling van navorsers gewek, tot dusver, gebaseer op die tweede harmoniese, en frekwensie-effekte, vanaf die uiterste ultraviolet tot die ver infrarooi band vanlasers, grootliks bevorder die ontwikkeling van laser,optieseinligtingverwerking, hoë-resolusie mikroskopiese beelding en ander velde. Volgens nie-lineêreoptikaen polarisasieteorie, is die ewe-orde nie-lineêre optiese effek nou verwant aan kristalsimmetrie, en die nie-lineêre koëffisiënt is nie net nul in nie-sentrale inversiesimmetriese media. As die mees basiese tweede-orde nie-lineêre effek, belemmer die tweede harmonieke hul generering en effektiewe gebruik in kwartsvesel grootliks as gevolg van die amorfe vorm en die simmetrie van middelinversie. Tans kan polarisasiemetodes (optiese polarisasie, termiese polarisasie, elektriese veldpolarisasie) die simmetrie van die materiaalsentruminversie van optiese vesel kunsmatig vernietig en die tweede-orde nie-lineariteit van optiese vesel effektief verbeter. Hierdie metode vereis egter komplekse en veeleisende voorbereidingstegnologie, en kan slegs aan die kwasi-fase-passingstoestande by diskrete golflengtes voldoen. Die optiese vesel resonante ring gebaseer op die eggo muur modus beperk die wye spektrum opwekking van tweede harmonieke. Deur die simmetrie van die oppervlakstruktuur van die vesel te breek, word die oppervlak tweede harmonieke in die spesiale struktuurvesel tot 'n sekere mate verbeter, maar hang steeds af van die femtosekonde pomppuls met baie hoë piekkrag. Daarom is die generering van tweede-orde nie-lineêre optiese effekte in geheelveselstrukture en die verbetering van omskakelingsdoeltreffendheid, veral die generering van wyespektrum tweede harmonieke in laekrag, deurlopende optiese pomp, die basiese probleme wat opgelos moet word op die gebied van nie-lineêre veseloptika en toestelle, en het belangrike wetenskaplike betekenis en wye toepassingswaarde.

'n Navorsingspan in China het 'n gelaagde galliumselenied kristalfase-integrasieskema met mikro-nanovesel voorgestel. Deur voordeel te trek uit die hoë tweede-orde nie-lineariteit en lang-afstand ordening van gallium selenied kristalle, word 'n wye-spektrum tweede-harmoniese opwekking en multi-frekwensie omskakelingsproses gerealiseer, wat 'n nuwe oplossing bied vir die verbetering van multi-parametriese prosesse in vesel en die voorbereiding van breëband tweede-harmonieseligbronne. Die doeltreffende opwekking van die tweede harmoniese en somfrekwensie-effek in die skema hang hoofsaaklik af van die volgende drie sleuteltoestande: die lang lig-materie interaksie afstand tussen galliumselenied enmikro-nano vesel, is die hoë tweede-orde nie-lineariteit en langafstand-orde van die gelaagde galliumseleniedkristal, en die fasepassingstoestande van die fundamentele frekwensie- en frekwensieverdubbelingsmodus bevredig.

In die eksperiment het die mikro-nano-vesel wat deur die vlamskandering-toelopende stelsel voorberei is, 'n eenvormige kegelgebied in die orde van millimeter, wat 'n lang nie-lineêre aksielengte vir die pomplig en die tweede harmoniese golf verskaf. Die tweede-orde nie-lineêre polariseerbaarheid van die geïntegreerde galliumselenied kristal oorskry 170 pm/V, wat baie hoër is as die intrinsieke nie-lineêre polarisasie van die optiese vesel. Boonop verseker die langafstand-geordende struktuur van die galliumseleniedkristal die deurlopende fase-interferensie van die tweede harmonieke, wat volle speling bied tot voordeel van die groot nie-lineêre aksielengte in die mikro-nanovesel. Belangriker nog, die fasepassing tussen die pompoptiese basismodus (HE11) en die tweede harmoniese hoë-ordemodus (EH11, HE31) word gerealiseer deur die keëldeursnee te beheer en dan die golfleierverspreiding te reguleer tydens die voorbereiding van mikro-nanovesel.

Bogenoemde toestande lê die grondslag vir die doeltreffende en wyeband-opwekking van tweede harmonieke in mikro-nanovesel. Die eksperiment toon dat die uitset van tweede harmonieke op die nanowatt-vlak bereik kan word onder die 1550 nm pikosekonde puls laserpomp, en die tweede harmonieke kan ook doeltreffend opgewek word onder die aaneenlopende laserpomp van dieselfde golflengte, en die drempelkrag is as laag as 'n paar honderd mikrowatt (Figuur 1). Verder, wanneer die pomplig uitgebrei word na drie verskillende golflengtes van deurlopende laser (1270/1550/1590 nm), drie tweede harmonieke (2w1, 2w2, 2w3) en drie somfrekwensieseine (w1+w2, w1+w3, w2+ w3) word by elk van die ses frekwensie-omskakelingsgolflengtes waargeneem. Deur die pomplig te vervang met 'n ultra-stralende liguitstralende diode (SLED) ligbron met 'n bandwydte van 79.3 nm, word 'n wyespektrum tweede harmoniese met 'n bandwydte van 28.3 nm gegenereer (Figuur 2). Daarbenewens, as chemiese dampneerslagtegnologie gebruik kan word om die droë oordragtegnologie in hierdie studie te vervang, en minder lae galliumseleniedkristalle op die oppervlak van mikro-nanovesel oor lang afstande gegroei kan word, word die tweede harmoniese omskakelingsdoeltreffendheid verwag verder verbeter te word.

FIG. 1 Tweede harmoniese genereringstelsel en lei tot veselstruktuur

Figuur 2 Multi-golflengte vermenging en wye-spektrum tweede harmonieke onder deurlopende optiese pomp