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 die navorsers 'n groot belangstelling gewek, tot dusver, gebaseer op die tweede harmoniese en frekwensie-effekte, geproduseer van die ekstreme ultraviolet tot die verre infrarooi band vanlasers, het die ontwikkeling van laser baie bevorder,optiesInligtingverwerking, mikroskopiese beeldvorming met 'n hoë resolusie en ander velde. Volgens nie -lineêreoptikaen polarisasieteorie, die eweredige nie-lineêre optiese effek is nou verwant aan kristal-simmetrie, en die nie-lineêre koëffisiënt is nie slegs nul in nie-sentrale omkeringsimmetriese media. As die mees basiese tweede-orde nie-lineêre effek, belemmer die tweede harmonieke hul generasie en effektiewe gebruik in kwartsvesel as gevolg van die amorfe vorm en die simmetrie van sentruminversie. Op die oomblik kan polarisasiemetodes (optiese polarisasie, termiese polarisasie, elektriese veldpolarisasie) die simmetrie van die inversie van die materiële sentrum van optiese vesel kunsmatig vernietig en die tweede-orde nie-lineariteit van optiese vesel effektief verbeter. Hierdie metode vereis egter ingewikkelde en veeleisende voorbereidingstegnologie, en kan slegs aan die kwasi-fase-ooreenstemmende toestande voldoen op diskrete golflengtes. Die optiese veselresonante ring gebaseer op die eggo -muurmodus beperk die breë spektrum -opwinding van tweede harmonieke. Deur die simmetrie van die oppervlakstruktuur van die vesel te breek, word die tweede harmoniek in die spesiale struktuur in 'n sekere mate verbeter, maar is dit steeds afhanklik van die pomppuls van die femtosekonde met 'n baie hoë piekvermoë. Daarom is die opwekking van tweede-orde nie-lineêre optiese effekte in alle veselstrukture en die verbetering van omskakelingsdoeltreffendheid, veral die opwekking van wye spektrum tweede harmonieke in lae-krag, deurlopende optiese pomp, die basiese probleme wat opgelos moet word op die gebied van nie-lineêre veseloptika en toestelle, en het 'n belangrike wetenskaplike betekenis en wye toepassingswaarde.

'N Navorsingspan in China het 'n gelaagde gallium-selenied-kristalfase-integrasie-skema met mikro-nano-vesel voorgestel. Deur voordeel te trek uit die hoë tweede-orde nie-lineariteit en langafstandbestelling van gallium-seleniedkristalle, word 'n wye spektrum tweede-harmoniese opwinding en multifrekwensie-omskakelingsproses gerealiseer, wat 'n nuwe oplossing bied vir die verbetering van multi-parametriese prosesse in vesel en die voorbereiding van breëband tweede-harmoniesligbronne. Die doeltreffende opwekking van die tweede harmoniese en somfrekwensie-effek in die skema hang hoofsaaklik af van die volgende drie sleuteltoestande: die lang ligte interaksieafstand tussen gallium selenied enmikro-nano vesel, is die hoë tweede-orde nie-lineariteit en langafstandorde van die gelaagde gallium selenied kristal, en die fase-ooreenstemmingstoestande van die fundamentele frekwensie en frekwensie-verdubbeling-modus is bevredig.

In die eksperiment het die mikro-nano-vesel wat deur die vlamskandering-tapstelsel voorberei is, 'n eenvormige keëlgebied in die volgorde van millimeter, wat 'n lang nie-lineêre aksie-lengte bied vir die pomplig en die tweede harmoniese golf. Die tweede-orde nie-lineêre polariseerbaarheid van die geïntegreerde gallium-seleniedkristal is meer as 170 pm/v, wat baie hoër is as die intrinsieke nie-lineêre polariseerbaarheid van die optiese vesel. Boonop verseker die langafstand-geordende struktuur van die gallium-seleniedkristal die deurlopende fase-inmenging van die tweede harmonieke, wat die voordeel van die groot nie-lineêre aksielengte in die mikro-nano-vesel gee. Die belangrikste is dat die fase-ooreenstemming tussen die pompoptiese basismodus (HE11) en die tweede harmoniese hoë-orde-modus (EH11, HE31) gerealiseer word deur die keëldiameter te beheer en dan die golfleierverspreiding te reguleer tydens die voorbereiding van mikro-nano-vesel.

Bogenoemde toestande lê die basis vir die doeltreffende en breëband-opwinding van tweede harmonieke in mikro-nano-vesel. Die eksperiment toon dat die uitset van tweede harmonieke op die nanowatt -vlak onder die 1550 nm pikosekonde polslaserpomp bereik kan word, en die tweede harmonieke kan ook doeltreffend opgewonde wees onder die deurlopende laserpomp van dieselfde golflengte, en die drempelkrag is net so laag as 'n paar honderd mikro -attjies (Figuur 1). Verder, wanneer die pomplig uitgebrei word tot drie verskillende golflengtes van deurlopende laser (1270/1550/1590 nm), word drie sekondes harmonieke (2W1, 2W2, 2W3) en drie somfrekwensiesignale (W1+W2, W1+W3, W2+W3) waargeneem by elk van die ses frekwensie -omskakeling van die frekwensie. Deur die pomplig te vervang met 'n ultra-stradiant-lig-emitterende diode (SLED) ligbron met 'n bandwydte van 79,3 nm, word 'n wye-spektrum tweede harmoniese met 'n bandwydte van 28,3 nm gegenereer (Figuur 2). Daarbenewens, as chemiese dampafsettingstegnologie gebruik kan word om die droë-oordragtegnologie in hierdie studie te vervang, en minder lae gallium-seleniedkristalle oor lang afstande op die oppervlak van mikro-nano-vesel gekweek kan word, sal die tweede harmoniese omskakelingsdoeltreffendheid verder verbeter word.

Fig. 1 sekonde harmoniese generasie stelsel en lei tot 'n veselstruktuur

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