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 dit wye belangstelling van navorsers gewek, en tot dusver is dit, gebaseer op die tweede harmoniese en frekwensie-effekte, geproduseer vanaf die ekstreme ultraviolet tot die verre infrarooi band vanlasers, het die ontwikkeling van lasers grootliks bevorder,optieseinligtingverwerking, hoë-resolusie mikroskopiese beeldvorming 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 nie. 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 sentruminversie. Tans kan polarisasiemetodes (optiese polarisasie, termiese polarisasie, elektriese veldpolarisasie) die simmetrie van 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-ooreenstemmingstoestande by diskrete golflengtes voldoen. Die optiese vesel resonante ring gebaseer op die eggo-wandmodus 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 steeds afhanklik van die femtosekonde-pomppuls met baie hoë piekkrag. 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 pomping, 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 galliumseleniedkristalfase-integrasieskema met mikro-nanovesel voorgestel. Deur voordeel te trek uit die hoë tweede-orde nie-lineariteit en langafstand-ordening van galliumseleniedkristalle, word 'n wyespektrum tweede-harmoniese opwekking en multifrekwensie-omskakelingsproses gerealiseer, wat 'n nuwe oplossing bied vir die verbetering van multiparametriese prosesse in vesel en die voorbereiding van breëband tweede-harmoniese.ligbronneDie doeltreffende opwekking van die tweede harmoniese en somfrekwensie-effek in die skema hang hoofsaaklik af van die volgende drie sleutelvoorwaardes: die lang lig-materie-interaksie-afstand tussen galliumselenied enmikro-nano-vesel, die hoë tweede-orde nie-lineariteit en langafstandorde van die gelaagde galliumseleniedkristal, en die fase-ooreenstemmingsvoorwaardes van die fundamentele frekwensie en frekwensieverdubbelingsmodus word bevredig.

In die eksperiment het die mikro-nano-vesel wat deur die vlamskandeer-tapseringstelsel voorberei is, 'n uniforme keëlgebied in die orde van 'n millimeter, wat 'n lang nie-lineêre aksielengte vir die pomplig en die tweede harmoniese golf bied. Die tweede-orde nie-lineêre polariseerbaarheid van die geïntegreerde galliumseleniedkristal oorskry 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 galliumseleniedkristal die deurlopende fase-interferensie van die tweede harmonieke, wat die voordeel van die groot nie-lineêre aksielengte in die mikro-nano-vesel ten volle benut. Meer belangrik, die fase-ooreenstemming tussen die pompende optiese basismodus (HE11) en die tweede harmoniese hoë-orde modus (EH11, HE31) word bewerkstellig deur die keëldiameter te beheer en dan die golfgeleierdispersie te reguleer tydens die voorbereiding van mikro-nano-vesel.

Bogenoemde toestande lê die grondslag vir die doeltreffende en wyeband-opwekking van tweede harmonieke in mikro-nano-vesel. Die eksperiment toon dat die uitset van tweede harmonieke op die nanowatt-vlak bereik kan word onder die 1550 nm pikosekonde-pulslaserpomp, en die tweede harmonieke kan ook doeltreffend opgewek word onder die kontinue laserpomp van dieselfde golflengte, en die drempelkrag is so laag as 'n paar honderd mikrowatt (Figuur 1). Verder, wanneer die pomplig uitgebrei word na drie verskillende golflengtes van kontinue laser (1270/1550/1590 nm), word drie tweede harmonieke (2w1, 2w2, 2w3) en drie somfrekwensieseine (w1+w2, w1+w3, w2+w3) waargeneem by elk van die ses frekwensie-omskakelingsgolflengtes. Deur die pomplig te vervang met 'n ultra-stralende lig-emitterende diode (SLED) ligbron met 'n bandwydte van 79.3 nm, word 'n wyespektrum tweede harmoniek met 'n bandwydte van 28.3 nm gegenereer (Figuur 2). Daarbenewens, indien chemiese dampafsettingstegnologie 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 gekweek kan word, word verwag dat die tweede harmoniese omskakelingsdoeltreffendheid verder verbeter sal word.

FIG. 1 Tweede harmoniese generasiestelsel en resultate in 'n volledig veselstruktuur

Figuur 2 Multigolflengte-menging en wyespektrum tweede harmonieke onder deurlopende optiese pomping