Ngacmimi i harmonikave të dyta në një spektër të gjerë
Që nga zbulimi i efekteve optike jolineare të rendit të dytë në vitet 1960, ka ngjallur interes të gjerë tek studiuesit, deri më tani, bazuar në harmonikun e dytë dhe efektet e frekuencës, është prodhuar nga brezi ultravjollcë ekstreme në atë infra të kuq të largët tëlazerët, promovoi shumë zhvillimin e lazerit,optikpërpunimin e informacionit, imazhe mikroskopike me rezolucion të lartë dhe fusha të tjera. Sipas jolineareoptikëdhe teoria e polarizimit, efekti optik jolinear i rendit të barabartë është i lidhur ngushtë me simetrinë e kristalit, dhe koeficienti jolinear nuk është zero vetëm në mjediset simetrike të inversionit joqendror. Si efekti më themelor jolinear i rendit të dytë, harmonikat e dyta pengojnë shumë gjenerimin dhe përdorimin efektiv të tyre në fibrat e kuarcit për shkak të formës amorfe dhe simetrisë së inversionit qendror. Aktualisht, metodat e polarizimit (polarizimi optik, polarizimi termik, polarizimi i fushës elektrike) mund të shkatërrojnë artificialisht simetrinë e inversionit qendror të materialit të fibrës optike dhe të përmirësojnë në mënyrë efektive jolinearitetin e rendit të dytë të fibrës optike. Megjithatë, kjo metodë kërkon teknologji përgatitore komplekse dhe të kërkuar, dhe mund të përmbushë vetëm kushtet e përputhjes kuazi-fazë në gjatësi vale diskrete. Unaza rezonante e fibrës optike bazuar në modalitetin e murit të jehonës kufizon ngacmimin e spektrit të gjerë të harmonikave të dyta. Duke thyer simetrinë e strukturës sipërfaqësore të fibrës, harmonikat e dyta sipërfaqësore në fibrën me strukturë të veçantë përmirësohen në një farë mase, por ende varen nga pulsi i pompës femtosekondëshe me fuqi maksimale shumë të lartë. Prandaj, gjenerimi i efekteve optike jolineare të rendit të dytë në strukturat me të gjitha fibrat dhe përmirësimi i efikasitetit të konvertimit, veçanërisht gjenerimi i harmonikave të dyta me spektër të gjerë në pompimin optik të vazhdueshëm me fuqi të ulët, janë problemet themelore që duhen zgjidhur në fushën e fibrave optike dhe pajisjeve jolineare, dhe kanë rëndësi të rëndësishme shkencore dhe vlerë të gjerë aplikimi.
Një ekip kërkimor në Kinë ka propozuar një skemë integrimi fazor të kristalit të selenidit të galiumit me shtresa me mikro-nanofibër. Duke përfituar nga jolineariteti i lartë i rendit të dytë dhe renditja në distancë të gjatë e kristaleve të selenidit të galiumit, realizohet një proces ngacmimi i harmonikut të dytë me spektër të gjerë dhe konvertimi në shumë frekuenca, duke ofruar një zgjidhje të re për përmirësimin e proceseve shumëparametrike në fibra dhe përgatitjen e harmonikut të dytë me brez të gjerë.burimet e dritësNgacmimi efikas i harmonikut të dytë dhe efektit të frekuencës së shumës në skemë varet kryesisht nga tre kushtet kryesore të mëposhtme: distanca e gjatë e bashkëveprimit të dritës-materies midis selenidit të galiumit dhemikro-nano fibër, plotësohen jolineariteti i lartë i rendit të dytë dhe rendi me rreze të gjatë i kristalit të shtresuar të selenidit të galiumit, si dhe kushtet e përputhjes së fazës së frekuencës themelore dhe mënyrës së dyfishimit të frekuencës.
Në eksperiment, fibra mikro-nano e përgatitur nga sistemi konik i skanimit të flakës ka një rajon konik uniform në rendin e milimetrit, i cili siguron një gjatësi veprimi jolineare të gjatë për dritën e pompës dhe valën e dytë harmonike. Polarizueshmëria jolineare e rendit të dytë e kristalit të integruar të selenidit të galiumit tejkalon 170 pm/V, që është shumë më e lartë se polarizueshmëria jolineare e brendshme e fibrës optike. Për më tepër, struktura e renditur me rreze të gjatë e kristalit të selenidit të galiumit siguron ndërhyrjen e vazhdueshme të fazës së harmonikave të dyta, duke i dhënë lojë të plotë avantazhit të gjatësisë së madhe të veprimit jolinear në fibrën mikro-nano. Më e rëndësishmja, përputhja e fazës midis modalitetit bazë optik të pompimit (HE11) dhe modalitetit të dytë harmonik të rendit të lartë (EH11, HE31) realizohet duke kontrolluar diametrin e konit dhe më pas duke rregulluar shpërndarjen e valëpërçuesit gjatë përgatitjes së fibrës mikro-nano.
Kushtet e mësipërme hedhin themelet për ngacmimin efikas dhe me brez të gjerë të harmonikave të dyta në fibrën mikro-nano. Eksperimenti tregon se prodhimi i harmonikave të dyta në nivelin e nanowatit mund të arrihet nën pompën lazer me puls pikosekondik 1550 nm, dhe harmonikat e dyta gjithashtu mund të ngacmohen në mënyrë efikase nën pompën lazer të vazhdueshëm me të njëjtën gjatësi vale, dhe fuqia prag është aq e ulët sa disa qindra mikrovat (Figura 1). Për më tepër, kur drita e pompës shtrihet në tre gjatësi vale të ndryshme të lazerit të vazhdueshëm (1270/1550/1590 nm), vërehen tre harmonika të dyta (2w1, 2w2, 2w3) dhe tre sinjale të frekuencës së shumës (w1+w2, w1+w3, w2+w3) në secilën prej gjashtë gjatësive të valëve të konvertimit të frekuencës. Duke zëvendësuar dritën e pompës me një burim drite me diodë ultra-rrezatuese dritë (SLED) me një gjerësi bande prej 79.3 nm, gjenerohet një harmonik i dytë me spektër të gjerë me një gjerësi bande prej 28.3 nm (Figura 2). Përveç kësaj, nëse teknologjia e depozitimit kimik të avullit mund të përdoret për të zëvendësuar teknologjinë e transferimit të thatë në këtë studim, dhe nëse më pak shtresa të kristaleve të selenidit të galiumit mund të rriten në sipërfaqen e mikro-nanofibrës në distanca të gjata, efikasiteti i konvertimit të harmonikut të dytë pritet të përmirësohet më tej.
FIG. 1 Sistemi i gjenerimit të harmonikave të dyta dhe rezultatet në strukturën e të gjitha fibrave
Figura 2 Përzierja me gjatësi vale shumëfishe dhe harmonikat e dyta me spektër të gjerë nën pompimin optik të vazhdueshëm
Koha e postimit: 20 maj 2024