Ngacmimi i harmonikave të dyta në një spektër të gjerë

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 të studiuesve, deri më tani, bazuar në efektet e dyta harmonike dhe të frekuencës, ka prodhuar nga rrezet ultravjollcë ekstreme në brezin e largët infra të kuq tëlazer, nxiti shumë zhvillimin e lazerit,optikepërpunimi i informacionit, imazhet mikroskopike me rezolucion të lartë dhe fusha të tjera. Sipas jolineareoptikëndhe teoria e polarizimit, efekti optik jolinear i rendit të barabartë është i lidhur ngushtë me simetrinë kristalore dhe koeficienti jolinear nuk është zero vetëm në mediat simetrike të përmbysjes jo qendrore. Si efekti më themelor jolinear i rendit të dytë, harmonikët e dytë pengojnë shumë gjenerimin dhe përdorimin efektiv të tyre në fibrën kuarci për shkak të formës amorfe dhe simetrisë së përmbysjes së qendrës. Aktualisht, metodat e polarizimit (polarizimi optik, polarizimi termik, polarizimi i fushës elektrike) mund të shkatërrojnë artificialisht simetrinë e përmbysjes së qendrës së materialit të fibrës optike dhe në mënyrë efektive të përmirësojnë jolinearitetin e rendit të dytë të fibrës optike. Megjithatë, kjo metodë kërkon teknologji komplekse dhe kërkuese të përgatitjes dhe mund të plotësojë kushtet e përputhjes pothuajse fazore vetëm në gjatësi vale diskrete. Unaza rezonante e fibrës optike e 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 sekondës së sipërfaqes në fibrën e strukturës speciale rriten në një masë të caktuar, por gjithsesi varen nga pulsi i pompës femtosecond 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 harmonikëve të dytë me spektër të gjerë në pompimin optik të vazhdueshëm me fuqi të ulët, janë problemet themelore që duhet të zgjidhen. 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 të integrimit të fazës së kristalit të selenidit të galiumit me shtresa me fibra mikro-nano. Duke përfituar nga jolineariteti i lartë i rendit të dytë dhe renditja me rreze të gjatë të kristaleve të selenidit të galiumit, realizohet një ngacmim i harmonisë së dytë me spektër të gjerë dhe procesi i konvertimit me shumë frekuenca, duke ofruar një zgjidhje të re për përmirësimin e proceseve shumë-parametrike në fibra dhe përgatitja e brezit të gjerë të dytë-harmonikburimet e dritës. Ngacmimi efikas i efektit të dytë harmonik dhe të frekuencës së shumës në skemë varet kryesisht nga tre kushtet kryesore të mëposhtme: distanca e gjatë e ndërveprimit dritë-materie ndërmjet selenidit të galiumit dhemikro-nano fibër, jolineariteti i lartë i rendit të dytë dhe rendi me rreze të gjatë të kristalit të shtresëzuar të selenidit të galiumit dhe kushtet e përputhjes së fazës së modalitetit themelor të frekuencës dhe dyfishimit të frekuencës janë të kënaqur.

Në eksperiment, fibra mikro-nano e përgatitur nga sistemi i zvogëlimit të skanimit të flakës ka një rajon koni uniform në rendin e milimetrit, i cili siguron një gjatësi të gjatë veprimi jolinear 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 polarizimi i brendshëm jolinear i fibrës optike. Për më tepër, struktura e renditur me rreze të gjatë të 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 valëve gjatë përgatitjes së fibrave mikro-nano.

Kushtet e mësipërme vendosin themelin për ngacmimin efikas dhe me brez të gjerë të harmonikave të dyta në fibra mikro-nano. Eksperimenti tregon se prodhimi i harmonikëve të dytë në nivelin nanovat mund të arrihet nën pompën lazer me impuls pikosekonda 1550 nm dhe harmonikat e dyta gjithashtu mund të ngacmohen në mënyrë efikase nën pompën e vazhdueshme lazer me të njëjtën gjatësi vale, dhe fuqia e pragut është sa të ulëta deri në disa qindra mikrovat (Figura 1). Më tej, kur drita e pompës shtrihet në tre gjatësi vale të ndryshme të lazerit të vazhdueshëm (1270/1550/1590 nm), tre harmonikë të dytë (2w1, 2w2, 2w3) dhe tre sinjale të frekuencës së shumës (w1+w2, w1+w3, w2+ w3) vërehen në secilën nga gjashtë gjatësitë valore të konvertimit të frekuencës. Duke zëvendësuar dritën e pompës me një burim drite me diodë ultra-rrezatuese (SLED) me një gjerësi brezi prej 79,3 nm, krijohet një harmonik i dytë me spektër të gjerë me një gjerësi brezi prej 28,3 nm (Figura 2). Përveç kësaj, nëse teknologjia e depozitimit të avullit kimik mund të përdoret për të zëvendësuar teknologjinë e transferimit të thatë në këtë studim dhe më pak shtresa të kristaleve të selenidit të galiumit mund të rriten në sipërfaqen e fibrave mikro-nano në distanca të gjata, pritet efikasiteti i dytë i konvertimit harmonik. për t'u përmirësuar më tej.

FIG. 1 Sistemi i dytë i gjenerimit harmonik dhe rezulton në strukturën e të gjitha fibrave

Figura 2 Përzierje me shumë gjatësi vale dhe harmonikë të dytë me spektër të gjerë nën pompimin optik të vazhdueshëm

 

 


Koha e postimit: Maj-20-2024