Збудження другої гармоніки в широкому спектрі

Збудження другої гармоніки в широкому спектрі

З моменту відкриття нелінійних оптичних ефектів другого порядку у 1960-х роках викликає широкий інтерес дослідників, на основі другої гармоніки та частотних ефектів, стало від крайнього ультрафіолету до далекої інфрачервоної смугилазери, значно сприяло розвитку лазера,оптичнийОбробка інформації, мікроскопічна візуалізація з високою роздільною здатністю та інші поля. Згідно з нелінійнимиоптикаі теорія поляризації, нелінійний оптичний ефект рівномірного порядку тісно пов'язаний з кристалічною симетрією, а нелінійний коефіцієнт не дорівнює нулю лише у симетричних середовищах нецентральної інверсії. Як найосновніший нелінійний ефект другого порядку, друга гармоніки значно перешкоджає їх генерації та ефективному використанню в кварцовому волокні через аморфну ​​форму та симетрію центральної інверсії. В даний час методи поляризації (оптична поляризація, теплова поляризація, поляризація електричного поля) можуть штучно знищити симетрію інверсії оптичного волокна матеріалу та ефективно покращити нелінійність оптичного волокна другого порядку. Однак цей метод вимагає складної та вимогливої ​​технології підготовки, і може відповідати лише квазіфазним умовам відповідності на дискретних довжинах хвилі. Резонансне кільце оптичного волокна на основі режиму Echo стіни обмежує широке спектрі збудження другої гармоніки. Розбиваючи симетрію поверхневої структури волокна, поверхневі друге гармоніки в спеціальній структурі волокна певною мірою посилюються, але все ще залежать від імпульсу фемтосекундного насоса з дуже високою піковою потужністю. Тому генерація нелінійних оптичних ефектів другого порядку у структурах з волокна та покращення ефективності перетворення, особливо генерації другого спектру, що має низьку потужність, безперервне оптичне перекачування, є основними проблемами, які потрібно вирішити в галузі нелінійної оптики волокон та пристроїв, і мають важливу наукову значущість та широку програму.

Дослідницька група в Китаї запропонувала багатошарову схему інтеграції кристалічної фази галію селеніду з мікро-нано волокном. Скористаючись нелінійністю високої нелінійної та дальньої впорядкування кристалів галійного селеніду, реалізується процес конверсії другої гармонії та багаточастотного перетворення, що забезпечує нове рішення для посилення багатопараметричних процесів у волокні та підготовці широкосмугової гармоніїСвітло джерела. Ефективне збудження другого гармонічного та суми частотного ефекту в схемі в основному залежить від наступних трьох ключових умов: довга відстань взаємодії світла між селенідом галію таМікро-нано волокна, Висока нелінійність та далекий порядок шаруватого кристала селеніду галію та умови відповідності фаз основної частоти та режиму подвоєння частоти.

В експерименті мікро-нано волокна, підготовлене за допомогою полум'я скануючої системи, має рівномірну конусну область у порядку міліметра, що забезпечує довгу нелінійну довжину дії для світла насоса та другу гармонічну хвилю. Нелінійна поляризабельність інтегрованого кристала галію селеніду перевищує 170 вечора/В, що набагато вище, ніж внутрішня нелінійна поляризабельність оптичного волокна. Більше того, упорядкована структура кристала галію селеніду забезпечує безперервну фазу перешкод другого гармоніки, надаючи повну гру на користь великої нелінійної довжини дії у мікро-нано-волокні. Що ще важливіше, відповідність фази між оптичним базовим режимом насос (HE11) та другим гармонічним режимом високого порядку (EH11, HE31) реалізується керуючи діаметром конуса, а потім регулюючи дисперсію хвилеводу під час приготування мікро-нано волокна.

Наведені вище умови закладають основу для ефективного та широкосмугового збудження другої гармоніки у мікро-нано волокна. Експеримент показує, що вихід другої гармоніки на рівні нановоатів може бути досягнутий під пікосекундним імпульсним насосом 1550 нм, а другу гармоніки також можуть бути ефективно збуджені під безперервним лазерним насосом тієї ж довжини хвилі, а потужність порогу становить як кілька сотень мікробатів (мал. 1). Далі, коли світло насосів розширюється до трьох різних довжин хвиль безперервного лазера (1270/1550/1590 нм), трьох секунд гармоніків (2W1, 2W2, 2W3) та три сигнали частоти суми (W1+W2, W1+W3, W2+W3) спостерігаються на кожній з шести частотних переходів. Замінивши світло насоса на ультра-radiant Light-Emit, що випромінює діод (сани) джерело світла з пропускною здатністю 79,3 нм, генерується другий гармонік широкого спектру дії з пропускною здатністю 28,3 нм (мал. 2). Крім того, якщо технологія осадження хімічної пари може бути використана для заміни технології сухого передачі в цьому дослідженні, і менше шарів кристалів селеніду галію можна вирощувати на поверхні мікро-нано-волокна на великих відстані, очікується, що другий ефективність конверсії гармоніки буде додатково вдосконалюватися.

Рис. 1 секунда система генерації гармоніки та призводить до структури всю клітковину

Малюнок 2 Мультихвильове змішування та широкий спектр Другого гармоніки під безперервним оптичним накачуванням