Eċċitazzjoni tat-tieni armoniċi fi spettru wiesa '

Eċċitazzjoni tat-tieni armoniċi fi spettru wiesa '

Peress li l-iskoperta ta 'effetti ottiċi mhux lineari tat-tieni ordni fis-snin 1960, qajmet interess wiesa' tar-riċerkaturi, s'issa, ibbażata fuq it-tieni armoniku, u effetti ta 'frekwenza, ipproduċiet mill-ultravjola estrema sal-faxxa infra-aħmar fermlejżers, ippromwova bil-kbir l-iżvilupp tal-lejżer,ottikuIpproċessar ta 'informazzjoni, immaġini mikroskopiċi b'riżoluzzjoni għolja u oqsma oħra. Skond mhux lineariottikau t-teorija tal-polarizzazzjoni, l-effett ottiku mhux lineari ta 'l-ordni huwa relatat mill-qrib ma' simetrija tal-kristall, u l-koeffiċjent mhux lineari mhuwiex żero biss f'medja simmetrika ta 'inverżjoni mhux ċentrali. Bħala l-iktar effett bażiku mhux lineari tat-tieni ordni, it-tieni armoniċi jfixklu bil-kbir il-ġenerazzjoni tagħhom u l-użu effettiv 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-non-linearità tat-tieni ordni tal-fibra ottika. Madankollu, dan il-metodu jirrikjedi teknoloġija ta 'preparazzjoni kumplessa u impenjattiva, u jista' jissodisfa biss il-kundizzjonijiet ta 'tqabbil kważi-fażi f'tul ta' mewġ diskret. Iċ-ċirku reżonanti tal-fibra ottika bbażat fuq il-modalità tal-ħajt Echo tillimita l-eċċitazzjoni tal-ispettru 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 femtosekonda b'qawwa għolja għolja ħafna. Għalhekk, il-ġenerazzjoni ta 'effetti ottiċi mhux lineari tat-tieni ordni fl-istrutturi tal-fibra kollha u t-titjib tal-effiċjenza tal-konverżjoni, speċjalment il-ġenerazzjoni tat-tieni armoniċi ta' spettru wiesa 'f'qawwa baxxa u kontinwa ottika, huma l-problemi bażiċi li jeħtieġ li jiġu solvuti fil-qasam tal-fibra mhux lineari tal-fibra ottika u apparat, u għandhom sinifikat xjentifiku importanti u valur ta' applikazzjoni wiesgħa.

Tim ta 'riċerka fiċ-Ċina ppropona skema ta' integrazzjoni tal-fażi tal-kristall tal-gallju b'saffi b'fibra mikro-nano. Billi jittieħdu vantaġġ min-non-linearità tat-tieni ordni għolja u l-ordni ta 'medda twila ta' kristalli tas-selenide tal-gallium, proċess ta 'eċċitazzjoni fit-tieni armoniku ta' spettru wiesa 'huma realizzati, li jipprovdu soluzzjoni ġdida għat-tisħiħ ta' proċessi multi-parametriċi fil-fibra u l-preparazzjoni ta 'broadband it-tieni armonikuSorsi tad-dawl- L-eċitazzjoni effiċjenti tat-tieni effett ta 'frekwenza armonika u somma fl-iskema tiddependi prinċipalment fuq it-tliet kundizzjonijiet ewlenin li ġejjin: id-distanza twila ta' interazzjoni ħafifa bejn selenide tal-galliju ufibra mikro-nano, in-nuqqas ta 'linearità tat-tieni ordni għolja u l-ordni ta' medda twila tal-kristall tas-selenide tal-gallium b'saffi, u l-kondizzjonijiet ta 'tqabbil tal-fażi tal-frekwenza fundamentali u l-modalità ta' rduppjar tal-frekwenza huma sodisfatti.

Fl-esperiment, il-fibra mikro-nano mħejjija mis-sistema ta 'skanjar tal-fjamma għandha reġjun ta' kon uniformi fl-ordni ta 'millimetru, li jipprovdi tul twil ta' azzjoni mhux lineari għad-dawl tal-pompa u t-tieni mewġa armonika. Il-polarizzabilità mhux lineari tat-tieni ordni tal-kristall tas-selenide tal-gallju integrat taqbeż il-170 pm / v, li hija ħafna ogħla mill-polarizzabilità 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 logħob sħiħ għall-vantaġġ tat-tul tal-azzjoni mhux lineari kbir fil-fibra mikro-nano. Aktar importanti minn hekk, it-tqabbil tal-fażi bejn il-modalità tal-bażi ottika tal-ippumpjar (HE11) u t-tieni mod armoniku ta 'ordni għolja (EH11, HE31) hija realizzata billi tikkontrolla d-dijametru tal-kon u mbagħad tirregola t-tixrid tal-ggwali tal-mewġ waqt il-preparazzjoni tal-fibra mikro-nano.

Il-kundizzjonijiet ta 'hawn fuq jistabbilixxu l-pedament għall-eċċitazzjoni effiċjenti u wiesgħa tat-tieni armoniċi fil-fibra mikro-nano. L-esperiment juri li l-produzzjoni tat-tieni armoniċi fil-livell tan-nanowatt tista 'tinkiseb taħt il-pompa tal-lejżer tal-polz picosecond 1550 nm, u t-tieni armoniċi jistgħu wkoll ikunu eċċitati b'mod effiċjenti taħt il-pompa tal-lejżer kontinwa tal-istess tul ta' mewġa, u l-qawwa tal-limitu hija baxxa daqs bosta mijiet ta 'microwatts (Figura 1). Barra minn hekk, meta d-dawl tal-pompa jiġi estiż għal tliet tul ta 'mewġ differenti ta' laser kontinwu (1270/1550/1590 nm), tliet armoniċi tat-tieni (2W1, 2W2, 2W3) u tliet sinjali ta 'frekwenza ta' somma (W1 + W1 + W2, W1 + W3, W2, W2 + W3) huma osservati f'kull waħda mill-ħin ta 'konverżjoni ta' frekwenza. Billi tissostitwixxi d-dawl tal-pompa b'sors tad-dawl li jarmi d-dawl ultra-radjanti b'wisa 'ta' banda ta '79.3 nm, it-tieni armonika ta' spettru wiesa 'bi wisa' ta 'banda ta' 28.3 nm hija ġġenerata (Figura 2). Barra minn hekk, jekk teknoloġija ta 'deposizzjoni tal-fwar kimiku tista' tintuża biex tissostitwixxi t-teknoloġija ta 'trasferiment niexef f'dan l-istudju, u inqas saffi ta' kristalli ta 'selenide tal-galliju jistgħu jitkabbru fuq il-wiċċ ta' fibra mikro-nano fuq distanzi twal, it-tieni effiċjenza ta 'konverżjoni armonika hija mistennija li titjieb aktar.

Fig. 1 It-tieni sistema ta 'ġenerazzjoni armonika u tirriżulta fl-istruttura tal-fibra kollha

Figura 2 Taħlit b'ħafna mewġ u armoniċi tat-tieni spettru wiesa 'taħt ippumpjar ottiku kontinwu