Éksitasi harmonik kadua dina spéktrum anu lega

Éksitasi harmonik kadua dina spéktrum anu lega

Kusabab kapanggihna éfék optik nonlinier orde kadua dina taun 1960-an, parantos nimbulkeun minat anu lega ti para panalungtik, dugi ka ayeuna, dumasar kana harmonik kadua, sareng éfék frékuénsi, parantos dihasilkeun tina ultraviolét ekstrim dugi ka pita infra red jauh tinalaser, pisan ngamajukeun kamekaran laser,optikngolah informasi, pencitraan mikroskopis résolusi luhur sareng widang sanésna. Numutkeun nonlinieroptiksareng téori polarisasi, pangaruh optik nonlinier orde genap raket patalina sareng simétri kristal, sareng koéfisién nonlinier henteu nol ngan ukur dina média simétri inversi non-sentral. Salaku pangaruh nonlinier orde kadua anu paling dasar, harmonik kadua ngahalangan pisan generasi sareng panggunaan anu efektif dina serat kuarsa kusabab bentuk amorf sareng simétri inversi pusat. Ayeuna, metode polarisasi (polarisasi optik, polarisasi termal, polarisasi médan listrik) sacara artifisial tiasa ngancurkeun simétri inversi pusat bahan serat optik, sareng sacara efektif ningkatkeun nonlinier orde kadua serat optik. Nanging, metode ieu meryogikeun téknologi persiapan anu rumit sareng nungtut, sareng ngan ukur tiasa nyumponan kaayaan cocog kuasi-fase dina panjang gelombang diskrit. Cincin résonansi serat optik dumasar kana mode témbok gema ngawatesan éksitasi spéktrum anu lega tina harmonik kadua. Ku cara megatkeun simétri struktur permukaan serat, harmonik kadua permukaan dina serat struktur khusus ditingkatkeun dugi ka tingkat anu tangtu, tapi tetep gumantung kana pulsa pompa femtodetik kalayan kakuatan puncak anu luhur pisan. Ku kituna, generasi éfék optik nonlinier orde kadua dina struktur sadaya serat sareng paningkatan efisiensi konvérsi, khususna generasi harmonik kadua spéktrum lega dina pompa optik kontinyu daya rendah, mangrupikeun masalah dasar anu kedah direngsekeun dina widang serat optik sareng alat nonlinier, sareng gaduh signifikansi ilmiah anu penting sareng nilai aplikasi anu lega.

Hiji tim panalungtikan di Cina parantos ngusulkeun skéma integrasi fase kristal gallium selenide berlapis sareng serat mikro-nano. Ku cara ngamangpaatkeun nonlinieritas orde kadua anu luhur sareng urutan jarak jauh kristal gallium selenide, prosés éksitasi harmonik kadua spéktrum lega sareng konvérsi multi-frékuénsi direalisasikeun, nyayogikeun solusi énggal pikeun ningkatkeun prosés multi-parametrik dina serat sareng persiapan harmonik kadua broadband.sumber cahayaÉksitasi anu efisien tina éfék harmonik kadua sareng frékuénsi jumlah dina skéma utamina gumantung kana tilu kaayaan konci ieu: jarak interaksi cahaya-materi anu panjang antara gallium selenide sarengserat mikro-nano, nonlinieritas orde kadua anu luhur sareng orde jarak jauh tina kristal gallium selenida berlapis, sareng kaayaan cocog fase tina frékuénsi dasar sareng modeu panggandaan frékuénsi parantos dicumponan.

Dina ékspérimén ieu, serat mikro-nano anu disiapkeun ku sistem tapering scanning seuneu ngagaduhan daérah kerucut seragam dina urutan miliméter, anu nyayogikeun panjang aksi nonlinier anu panjang pikeun lampu pompa sareng gelombang harmonik kadua. Polarisabilitas nonlinier orde kadua tina kristal gallium selenide anu terintegrasi ngaleuwihan 170 pm/V, anu jauh langkung luhur tibatan polarisabilitas nonlinier intrinsik serat optik. Leuwih ti éta, struktur anu diurutkeun jarak jauh tina kristal gallium selenide mastikeun gangguan fase kontinyu tina harmonik kadua, masihan kaunggulan pinuh kana panjang aksi nonlinier anu ageung dina serat mikro-nano. Anu langkung penting, cocog fase antara mode dasar optik pompa (HE11) sareng mode orde luhur harmonik kadua (EH11, HE31) diwujudkeun ku cara ngontrol diaméter kerucut teras ngatur dispersi pandu gelombang nalika nyiapkeun serat mikro-nano.

Kaayaan di luhur ngawangun pondasi pikeun éksitasi harmonik kadua anu efisien sareng pita lega dina serat mikro-nano. Ékspérimén ieu nunjukkeun yén kaluaran harmonik kadua dina tingkat nanowatt tiasa kahontal dina pompa laser pulsa pikodetik 1550 nm, sareng harmonik kadua ogé tiasa diéksitasi sacara efisien dina pompa laser kontinyu kalayan panjang gelombang anu sami, sareng daya ambangna ngan ukur sababaraha ratus microwatt (Gambar 1). Salajengna, nalika lampu pompa dipanjangkeun ka tilu panjang gelombang laser kontinyu anu béda (1270/1550/1590 nm), tilu harmonik kadua (2w1, 2w2, 2w3) sareng tilu sinyal frékuénsi jumlah (w1+w2, w1+w3, w2+w3) dititénan dina unggal genep panjang gelombang konvérsi frékuénsi. Ku ngaganti lampu pompa ku sumber cahaya dioda pemancar cahaya ultra-radian (SLED) kalayan bandwidth 79,3 nm, harmonik kadua spéktrum lega kalayan bandwidth 28,3 nm dihasilkeun (Gambar 2). Salian ti éta, upami téknologi déposisi uap kimiawi tiasa dianggo pikeun ngagentos téknologi transfer garing dina panilitian ieu, sareng langkung sakedik lapisan kristal gallium selenide anu tiasa ditumbuhkeun dina permukaan serat mikro-nano dina jarak anu jauh, efisiensi konvérsi harmonik kadua diperkirakeun bakal langkung ningkat.

Gambar 1 Sistem generasi harmonik kadua sareng ngahasilkeun struktur sadaya serat

Gambar 2 Campuran multi-panjang gelombang sareng harmonik kadua spéktrum lega dina pompa optik kontinyu