Éksitasi harmonik kadua dina spéktrum anu lega

Éksitasi harmonik kadua dina spéktrum anu lega

Kusabab kapanggihna épék optik nonlinier urutan kadua dina 1960-an, geus ngahudang minat lega peneliti, jadi jauh, dumasar kana harmonic kadua, jeung épék frékuénsi, geus dihasilkeun tina ultraviolét ekstrim ka pita infra red jauh.laser, greatly diwanohkeun ngembangkeun laser,optikngolah inpormasi, pencitraan mikroskopis resolusi luhur sareng widang anu sanés. Nurutkeun nonlinierélmu optikjeung téori polarisasi, éfék optik nonlinier urutan genap raket patalina jeung simétri kristal, sarta koefisien nonlinier henteu ngan nol dina média simetris inversion non-sentral. Salaku éfék nonlinier urutan kadua paling dasar, harmonik kadua pisan ngahalangan generasi maranéhanana sarta pamakéan éféktif dina serat kuarsa kusabab bentuk amorf jeung simétri inversion puseur. Ayeuna, metode polarisasi (polarisasi optik, polarisasi termal, polarisasi médan listrik) sacara artifisial tiasa ngancurkeun simétri inversion pusat bahan serat optik, sareng sacara efektif ningkatkeun nonlinearity orde kadua serat optik. Sanajan kitu, metoda ieu merlukeun téhnologi persiapan kompléks jeung nuntut, sarta ngan bisa minuhan kaayaan cocog kuasi-fase dina panjang gelombang diskrit. Cincin résonansi serat optik dumasar kana modeu témbok gema ngawatesan éksitasi spéktrum lega tina harmonik kadua. Ku megatkeun simétri tina struktur permukaan serat, permukaan harmonik kadua dina serat struktur husus anu ditingkatkeun ka extent tangtu, tapi masih gumantung kana pulsa pompa femtosecond kalawan kakuatan puncak kacida luhurna. Ku alatan éta, generasi éfék optik nonlinier urutan kadua dina struktur sadaya-serat jeung perbaikan efisiensi konvérsi, utamana generasi lega-spéktrum harmonik kadua dina low-daya, ngompa optik kontinyu, nyaéta masalah dasar nu kudu direngsekeun. dina widang serat optik nonlinier jeung alat, sarta mibanda significance ilmiah penting jeung nilai aplikasi lega.

Hiji tim peneliti di Cina geus ngajukeun skéma integrasi fase kristal gallium selenide layered kalawan serat mikro-nano. Ku ngamangpaatkeun nonlinieritas orde kadua anu luhur sareng pesenan jarak jauh tina kristal gallium selenide, éksitasi harmonik kadua spéktrum anu lega sareng prosés konversi multi-frékuénsi diwujudkeun, nyayogikeun solusi énggal pikeun ningkatkeun prosés multi-paramétrik dina serat sareng persiapan broadband kadua harmoniksumber cahaya. Éksitasi éfisién tina pangaruh harmonik kadua sareng frékuénsi jumlah dina skéma utamana gumantung kana tilu kaayaan konci ieu: jarak interaksi cahaya-matéri anu panjang antara gallium selenide sarengserat mikro-nano, Nonlinearity orde kadua tinggi jeung urutan lila-rentang tina kristal gallium selenide layered, jeung kaayaan fase cocog tina frékuénsi fundamental jeung mode duka kali frékuénsi anu wareg.

Dina percobaan, serat mikro-nano disiapkeun ku seuneu scanning Sistim tapering boga wewengkon congcot seragam dina urutan milimeter, nu nyadiakeun panjang aksi nonlinier panjang pikeun lampu pompa jeung gelombang harmonik kadua. Polarizabilitas nonlinier urutan kadua tina kristal gallium selenide terpadu ngaleuwihan 170 pm/V, nu leuwih luhur batan polarizabilitas nonlinier intrinsik serat optik. Leuwih ti éta, struktur panjang-rentang maréntahkeun kristal gallium selenide ensures gangguan fase kontinyu tina harmonik kadua, mere muter pinuh pikeun kauntungan tina panjang aksi nonlinier badag dina serat mikro-nano. Langkung importantly, fase cocog antara mode dasar optik ngompa (HE11) jeung mode urutan tinggi harmonik kadua (EH11, HE31) direalisasikeun ku ngadalikeun diaméter congcot lajeng ngatur dispersi waveguide salila persiapan serat mikro-nano.

Kaayaan di luhur nempatkeun pondasi pikeun éksitasi efisien sareng lebar-band harmonik kadua dina serat mikro-nano. percobaan nembongkeun yen kaluaran harmonik kadua di tingkat nanowatt bisa dihontal dina 1550 nm picosecond pompa laser pulsa, sarta harmonik kadua ogé bisa gumbira éfisién dina pompa laser kontinyu tina panjang gelombang sarua, sarta kakuatan bangbarung nyaéta salaku low sakumaha sababaraha ratus microwatts (Gambar 1). Salajengna, nalika lampu pompa diperpanjang nepi ka tilu panjang gelombang béda tina laser kontinyu (1270/1550/1590 nm), tilu harmonik kadua (2w1, 2w2, 2w3) jeung tilu sinyal frékuénsi jumlah (w1 + w2, w1 + w3, w2 +). w3) dititénan dina unggal genep panjang gelombang konvérsi frékuénsi. Ku ngagentos lampu pompa sareng sumber cahaya ultra-radiant light-emitting diode (SLED) kalayan rubakpita 79,3 nm, ngahasilkeun harmonik kadua spéktrum lega kalayan rubakpita 28,3 nm (Gambar 2). Sajaba ti éta, lamun téhnologi déposisi uap kimiawi bisa dipaké pikeun ngaganti téhnologi mindahkeun garing dina ulikan ieu, sarta pangsaeutikna lapisan kristal gallium selenide bisa tumuwuh dina beungeut serat mikro-nano leuwih jarak jauh, efisiensi konversi harmonik kadua diperkirakeun. pikeun leuwih ningkat.

BUAH ARA. 1 Sistim generasi harmonik kadua jeung hasil dina struktur sadaya-serat

Gambar 2 Pergaulan multi-panjang gelombang jeung lega-spéktrum harmonik kadua handapeun ngompa optik kontinyu