Eċitazzjoni tat-tieni armoniċi fi spettru wiesa'

Eċitazzjoni tat-tieni armoniċi fi spettru wiesa'

Peress li l-iskoperta ta 'effetti ottiċi mhux lineari tat-tieni ordni fl-1960, qajjem interess wiesa' tar-riċerkaturi, s'issa, ibbażat fuq it-tieni armonika, u l-effetti ta 'frekwenza, ipproduċiet mill-ultravjola estrema għall-faxxa infra-aħmar bogħod ta'lejżers, ippromwoviet ħafna l-iżvilupp tal-lejżer,ottiċiipproċessar ta 'informazzjoni, immaġini mikroskopiċi b'riżoluzzjoni għolja u oqsma oħra. Skond mhux lineariottikau t-teorija tal-polarizzazzjoni, l-effett ottiku mhux lineari ta 'ordni ugwali huwa relatat mill-qrib mas-simetrija tal-kristall, u l-koeffiċjent mhux lineari mhuwiex żero biss f'midja simmetrika ta' inverżjoni mhux ċentrali. Bħala l-aktar effett bażiku mhux lineari tat-tieni ordni, it-tieni armoniċi jfixklu ħafna l-ġenerazzjoni u l-użu effettiv tagħhom fil-fibra tal-kwarz minħabba l-forma amorfa u s-simetrija tal-inverżjoni taċ-ċentru. Fil-preżent, metodi ta ' polarizzazzjoni (polarizzazzjoni ottika, polarizzazzjoni termali, polarizzazzjoni tal-kamp elettriku) jistgħu jeqirdu artifiċjalment is-simetrija tal-inverżjoni taċ-ċentru tal-materjal tal-fibra ottika, u jtejbu b'mod effettiv in-nonlinearity tat-tieni ordni tal-fibra ottika. Madankollu, dan il-metodu jeħtieġ teknoloġija ta 'preparazzjoni kumplessa u eżiġenti, u jista' biss jissodisfa l-kundizzjonijiet ta 'tqabbil kważi-fażi f'tul ta' mewġ diskreti. Iċ-ċirku reżonanti tal-fibra ottika bbażat fuq il-mod tal-ħajt tal-eku jillimita l-eċitazzjoni ta 'spettru wiesa' tat-tieni armoniċi. Billi tkisser is-simetrija tal-istruttura tal-wiċċ tal-fibra, it-tieni armoniċi tal-wiċċ fil-fibra tal-istruttura speċjali huma msaħħa sa ċertu punt, iżda xorta jiddependu fuq il-polz tal-pompa femtosecond b'qawwa għolja ħafna. Għalhekk, il-ġenerazzjoni ta 'effetti ottiċi mhux lineari tat-tieni ordni fl-istrutturi kollha tal-fibra u t-titjib tal-effiċjenza tal-konverżjoni, speċjalment il-ġenerazzjoni ta' armoniċi sekondarji ta 'spettru wiesa' f'ippumpjar ottiku kontinwu ta 'enerġija baxxa, huma l-problemi bażiċi li jeħtieġ li jiġu solvuti fil-qasam tal-fibra ottika u apparati mhux lineari, u għandhom sinifikat xjentifiku importanti u valur ta 'applikazzjoni wiesa'.

Tim ta 'riċerka fiċ-Ċina ppropona skema ta' integrazzjoni tal-fażi tal-kristall tal-gallium selenide f'saffi b'fibra mikro-nano. Billi jittieħed vantaġġ min-nonlinearità għolja tat-tieni ordni u l-ordni fuq medda twila ta 'kristalli ta' selenide tal-gallju, jiġu realizzati proċess ta 'eċitazzjoni sekondarja armonika ta' spettru wiesa 'u konverżjoni multi-frekwenza, li jipprovdi soluzzjoni ġdida għat-titjib ta' proċessi multi-parametriċi f' fibra u l-preparazzjoni tal-broadband second-armonikasorsi tad-dawl. L-eċitazzjoni effiċjenti tat-tieni armonika u l-effett tal-frekwenza tas-somma fl-iskema tiddependi prinċipalment fuq it-tliet kundizzjonijiet ewlenin li ġejjin: id-distanza twila ta 'interazzjoni tal-materja ħafifa bejn is-selenid tal-gallju ufibra mikro-nano, in-nonlinearità għolja tat-tieni ordni u l-ordni fuq medda twila tal-kristall tas-saffi tal-gallju selenide, u l-kundizzjonijiet ta 'tqabbil tal-fażi tal-frekwenza fundamentali u l-mod ta' rduppjar tal-frekwenza huma sodisfatti.

Fl-esperiment, il-fibra mikro-nano ppreparata mis-sistema tapering tal-iskannjar tal-fjamma għandha reġjun uniformi tal-koni fl-ordni tal-millimetru, li jipprovdi tul ta 'azzjoni twila mhux lineari għad-dawl tal-pompa u t-tieni mewġa armonika. Il-polarizzabbiltà mhux lineari tat-tieni ordni tal-kristall tas-selenide tal-gallju integrat taqbeż il-170 pm/V, li hija ħafna ogħla mill-polarizzazzjoni intrinsika mhux lineari tal-fibra ottika. Barra minn hekk, l-istruttura ordnata fuq medda twila tal-kristall tas-selenide tal-gallju tiżgura l-interferenza tal-fażi kontinwa tat-tieni armoniċi, li tagħti rwol sħiħ għall-vantaġġ tat-tul kbir ta 'azzjoni mhux lineari fil-fibra mikro-nano. Aktar importanti minn hekk, it-tqabbil tal-fażi bejn il-modalità bażi ottika tal-ippumpjar (HE11) u t-tieni modalità ta 'ordni għolja armonika (EH11, HE31) hija realizzata billi tikkontrolla d-dijametru tal-koni u mbagħad tirregola t-tixrid tal-gwida tal-mewġ matul il-preparazzjoni tal-fibra mikro-nano.

Il-kundizzjonijiet ta 'hawn fuq jistabbilixxu l-pedament għall-eċitazzjoni effiċjenti u wiesgħa tat-tieni armoniċi f'fibra mikro-nano. L-esperiment juri li l-output tat-tieni armoniċi fil-livell nanowatt jista 'jinkiseb taħt il-pompa tal-lejżer tal-polz picosecond ta' 1550 nm, u t-tieni armonika tista 'wkoll tkun eċċitati b'mod effiċjenti taħt il-pompa tal-lejżer kontinwa tal-istess wavelength, u l-qawwa tal-limitu hija daqs baxx daqs diversi mijiet ta’ microwatts (Figura 1). Barra minn hekk, meta d-dawl tal-pompa jiġi estiż għal tliet wavelengths differenti ta’ laser kontinwu (1270/1550/1590 nm), tliet armoniċi sekondarji (2w1, 2w2, 2w3) u tliet sinjali ta’ frekwenza ta’ somma (w1+w2, w1+w3, w2+). w3) huma osservati f'kull wieħed mis-sitt wavelengths tal-konverżjoni tal-frekwenza. Billi tissostitwixxi d-dawl tal-pompa b'sors tad-dawl ta 'dijodu li jarmi d-dawl ultra-radjanti (SLED) b'wisa' ta 'frekwenza ta' 79.3 nm, tiġi ġġenerata tieni armonika ta 'spettru wiesa' b'bandwidth ta' 28.3 nm (Figura 2). Barra minn hekk, jekk it-teknoloġija tad-depożizzjoni tal-fwar kimiku tista 'tintuża biex tissostitwixxi t-teknoloġija ta' trasferiment niexef f'dan l-istudju, u jistgħu jitkabbru inqas saffi ta 'kristalli ta' selenid tal-gallju fuq il-wiċċ tal-fibra mikro-nano fuq distanzi twal, it-tieni effiċjenza ta 'konverżjoni armonika hija mistennija biex titjieb aktar.

FIG. 1 It-tieni sistema ta 'ġenerazzjoni armonika u tirriżulta fi struttura tal-fibra kollha

Figura 2 Taħlit b'ħafna tul ta' mewġ u armoniċi sekondarji ta' spettru wiesa' taħt ippumpjar ottiku kontinwu