Eksitaasje fan twadde harmoniken yn in breed spektrum

Eksitaasje fan twadde harmoniken yn in breed spektrum

Sûnt de ûntdekking fan twadde-order net-lineêre optyske effekten yn 'e jierren 1960, hat wekker brede belangstelling fan ûndersikers, oant no ta, basearre op de twadde harmonic, en frekwinsje effekten, hat produsearre fan it ekstreme ultraviolet nei de fier ynfraread band fanlasers, sterk befoardere de ûntwikkeling fan laser,optyskeynformaasjeferwurking, mikroskopyske ôfbylding mei hege resolúsje en oare fjilden. Neffens nonlinearoptyken polarisaasje teory, de even-oarder net-lineêre optyske effekt is nau besibbe oan crystal symmetry, en de net-lineêre koëffisjint is net nul allinnich yn net-sintrale inversion symmetryske media. As de meast basale twadde-order net-lineêre effekt, de twadde harmonics sterk hinderjen harren generaasje en effektyf gebrûk yn kwartsfaser fanwege de amorfe foarm en de symmetry fan sintrum inversion. Op it stuit, polarisaasje metoaden (optyske polarisaasje, termyske polarisaasje, elektryske fjild polarisaasje) kin keunstmjittich ferneatigje de symmetry fan materiaal sintrum inversion fan glêstried, en effektyf ferbetterje de twadde-oarder nonlinearity fan glêstried. Dizze metoade fereasket lykwols komplekse en easket tariedingstechnology, en kin allinich foldwaan oan 'e quasi-fase oerienkommende betingsten op diskrete golflingten. De optyske fiber resonânsjefel ring basearre op de echo muorre modus beheint it brede spektrum excitation fan twadde harmonics. Troch it brekken fan de symmetry fan it oerflak struktuer fan 'e glêstried, it oerflak twadde harmonics yn' e spesjale struktuer fiber wurde fersterke ta in beskate mjitte, mar noch ôfhinklik fan de femtosecond pomp pols mei hiel hege peak macht. Dêrom binne de generaasje fan twadde-order net-lineêre optyske effekten yn all-fiberstruktueren en de ferbettering fan konverzje-effisjinsje, benammen de generaasje fan breedspektrum twadde harmonika yn leech-macht, trochgeande optyske pompen, de basisproblemen dy't moatte wurde oplost op it mêd fan net-lineêre glêstried en apparaten, en hawwe wichtige wittenskiplike betsjutting en brede tapassing wearde.

In ûndersyksteam yn Sina hat in laach gallium selenide kristal faze yntegraasjeskema foarsteld mei mikro-nanofaser. Troch foardiel te nimmen fan 'e hege twadde-order net-lineariteit en bestelle op lange berik fan gallium selenide-kristallen, wurde in breedspektrum twadde-harmonyske eksitaasje- en multi-frekwinsje-konverzjeproses realisearre, in nije oplossing foar it ferbetterjen fan multi-parametryske prosessen yn fiber en de tarieding fan breedbân twadde-harmonyskeljocht boarnen. De effisjinte opwekking fan it twadde harmonic en somfrekwinsje-effekt yn it skema hinget benammen ôf fan 'e folgjende trije wichtige betingsten: de lange ljocht-stof ynteraksje ôfstân tusken galliumselenide enmikro-nano fiber, de hege twadde-order net-lineariteit en lange-range folchoarder fan de layered gallium selenide kristal, en de faze oerienkommende betingsten fan de fûnemintele frekwinsje en frekwinsje ferdûbeling modus binne tefreden.

Yn it eksperimint hat de mikro-nanofaser dy't taret is troch it flam scanning tapering systeem in unifoarme kegelregio yn 'e folchoarder fan milimeter, dy't in lange netlineêre aksjelingte foar it pompljocht en de twadde harmoniske welle leveret. De twadde-order net-lineêre polarizabiliteit fan it yntegreare gallium selenide-kristal is grutter dan 170 pm / V, wat folle heger is as de yntrinsike net-lineêre polarizabiliteit fan 'e optyske glêstried. Boppedat, de lange-range oardere struktuer fan de gallium selenide kristal soarget foar de trochgeande faze ynterferinsje fan de twadde harmonics, jaan folsleine toanielstik oan it foardiel fan de grutte net-lineêre aksje lingte yn de mikro-nano fiber. Noch wichtiger is de faze-oerienkomst tusken de pompende optyske basismodus (HE11) en de twadde harmonyske hege folchoardermodus (EH11, HE31) wurdt realisearre troch de kegeldiameter te kontrolearjen en dan de waveguide-dispersje te regeljen by de tarieding fan mikro-nanofiber.

De boppesteande betingsten lizze de basis foar de effisjinte en breedband-eksitaasje fan twadde harmoniken yn mikro-nanofaser. It eksperimint lit sjen dat de útfier fan twadde harmonika op it nanowatt-nivo kin wurde berikt ûnder de 1550 nm picosecond puls laser pump, en de twadde harmonics kinne ek effisjint opwekke wurde ûnder de trochgeande laserpomp fan deselde golflingte, en de drompelkrêft is as leech as inkele hûnderten mikrowatt (figuer 1). Fierder, as de pomp ljocht wurdt útwreide nei trije ferskillende golflingten fan trochgeande laser (1270/1550/1590 nm), trije twadde harmonics (2w1, 2w2, 2w3) en trije som frekwinsje sinjalen (w1+w2, w1+w3, w2+ w3) wurde waarnommen by elk fan 'e seis golflingten foar frekwinsjekonverzje. Troch it pompljocht te ferfangen mei in ultra-strieljende ljocht-emittearjende diode (SLED) ljochtboarne mei in bânbreedte fan 79,3 nm, wurdt in breedspektrum twadde harmonic mei in bânbreedte fan 28,3 nm generearre (figuer 2). Derneist, as gemyske dampdeposysjetechnology kin wurde brûkt om de droege oerdrachttechnology yn dizze stúdzje te ferfangen, en minder lagen fan galliumselenidekristallen kinne wurde groeid op it oerflak fan mikro-nanofiber oer lange ôfstannen, wurdt de twadde harmoniske konverzje-effisjinsje ferwachte. fierder te ferbetterjen.

FIG. 1 Twadde harmonic generaasje systeem en resultaten yn all-fiber struktuer

figuer 2 Multi-wavelength mingen en breed-spektrum twadde harmonics ûnder trochgeande optyske pompen