Excitarea armonicilor secunde într-un spectru larg
De la descoperirea efectelor optice neliniare de ordinul doi în anii 1960, a trezit un interes larg al cercetătorilor, până în prezent, pe baza efectelor armonice a doua, și a efectelor de frecvență, a produs de la ultraviolete extreme la banda infraroșu îndepărtat delasere, a promovat foarte mult dezvoltarea laserului,opticprocesarea informațiilor, imagistica microscopică de înaltă rezoluție și alte domenii. Conform neliniaruluiopticași teoria polarizării, efectul optic neliniar de ordin egal este strâns legat de simetria cristalului, iar coeficientul neliniar nu este zero doar în mediile simetrice cu inversare non-centrală. Fiind cel mai elementar efect neliniar de ordinul doi, armonicile secunde împiedică foarte mult generarea și utilizarea lor eficientă în fibra de cuarț din cauza formei amorfe și a simetriei inversării centrului. În prezent, metodele de polarizare (polarizare optică, polarizare termică, polarizare câmp electric) pot distruge artificial simetria inversării centrului material al fibrei optice și pot îmbunătăți în mod eficient neliniaritatea de ordinul doi a fibrei optice. Cu toate acestea, această metodă necesită o tehnologie de pregătire complexă și solicitantă și poate îndeplini doar condițiile de potrivire cvasi-fază la lungimi de undă discrete. Inelul rezonant al fibrei optice bazat pe modul perete ecou limitează excitația cu spectru larg a armonicilor secunde. Prin ruperea simetriei structurii de suprafață a fibrei, armonicile secunde de suprafață din fibra cu structură specială sunt îmbunătățite într-o anumită măsură, dar încă depind de impulsul pompei femtosecunde cu putere de vârf foarte mare. Prin urmare, generarea de efecte optice neliniare de ordinul doi în structurile din toate fibrele și îmbunătățirea eficienței conversiei, în special generarea de armonici secunde cu spectru larg în pomparea optică continuă de mică putere, sunt problemele de bază care trebuie rezolvate. în domeniul fibrelor optice neliniare și al dispozitivelor și au o importanță științifică importantă și o valoare largă de aplicare.
O echipă de cercetare din China a propus o schemă de integrare a fazei cristaline de seleniră de galiu stratificată cu micro-nanofibră. Profitând de neliniaritatea ridicată de ordinul doi și de ordonarea pe distanță lungă a cristalelor de seleniră de galiu, se realizează un proces de excitație armonică secundă cu spectru larg și de conversie multifrecvență, oferind o nouă soluție pentru îmbunătățirea proceselor multiparametrice în fibră și pregătirea armonicii secunde de bandă largăsurse de lumină. Excitarea eficientă a efectului de frecvență a doua armonică și a sumei în schemă depinde în principal de următoarele trei condiții cheie: distanța mare de interacțiune lumină-materie între seleniura de galiu șimicro-nano fibre, neliniaritatea ridicată de ordinul doi și ordinea pe distanță lungă a cristalului stratificat de seleniră de galiu și condițiile de potrivire a fazelor ale modului de dublare a frecvenței fundamentale și a frecvenței sunt îndeplinite.
În experiment, fibra micro-nano preparată de sistemul de conicitate de scanare a flăcării are o regiune uniformă de con de ordinul milimetrului, care asigură o lungime mare de acțiune neliniară pentru lumina pompei și unda a doua armonică. Polarizabilitatea neliniară de ordinul doi a cristalului integrat de seleniră de galiu depășește 170 pm/V, ceea ce este mult mai mare decât polarizabilitatea intrinsecă neliniară a fibrei optice. Mai mult, structura ordonată pe distanță lungă a cristalului de seleniură de galiu asigură interferența de fază continuă a armonicilor secunde, dând joc deplin avantajului lungimii mari de acțiune neliniară din micro-nanofibră. Mai important, potrivirea de fază între modul de bază optică de pompare (HE11) și modul armonic al doilea de ordin înalt (EH11, HE31) este realizată prin controlul diametrului conului și apoi prin reglarea dispersiei ghidului de undă în timpul preparării micro-nanofibrei.
Condițiile de mai sus pun bazele pentru excitarea eficientă și de bandă largă a armonicilor secunde din micro-nanofibră. Experimentul arată că ieșirea armonicilor secunde la nivel de nanowatt poate fi obținută sub pompa laser cu impulsuri de 1550 nm în picosecundă, iar armonicile secunde pot fi, de asemenea, excitate eficient sub pompa laser continuă de aceeași lungime de undă, iar puterea de prag este la fel de scăzut de câteva sute de microwați (Figura 1). În plus, atunci când lumina pompei este extinsă la trei lungimi de undă diferite ale laserului continuu (1270/1550/1590 nm), trei armonici secunde (2w1, 2w2, 2w3) și trei semnale de frecvență însumată (w1+w2, w1+w3, w2+). w3) sunt observate la fiecare dintre cele șase lungimi de undă de conversie a frecvenței. Prin înlocuirea luminii pompei cu o sursă de lumină cu diodă emițătoare de lumină (SLED) ultra-radiantă cu o lățime de bandă de 79,3 nm, se generează o a doua armonică cu spectru larg, cu o lățime de bandă de 28,3 nm (Figura 2). În plus, dacă tehnologia depunerii chimice în vapori poate fi utilizată pentru a înlocui tehnologia de transfer uscat în acest studiu și pot fi crescute mai puține straturi de cristale de seleniră de galiu pe suprafața micro-nanofibrelor pe distanțe lungi, este de așteptat a doua eficiență de conversie armonică. pentru a fi îmbunătățit în continuare.
SMOCHIN. 1 Sistem de generare a armonicii a doua și rezultă o structură integrală din fibre
Figura 2 Amestecare cu mai multe lungimi de undă și armonici secunde cu spectru larg sub pompare optică continuă
Ora postării: 20-mai-2024