Paggulo ng pangalawang pagkakatugma sa isang malawak na spectrum

Paggulo ng pangalawang pagkakatugma sa isang malawak na spectrum

Dahil ang pagtuklas ng pangalawang-order nonlinear optical effects noong 1960s, ay napukaw ng malawak na interes nglaser, lubos na na -promote ang pagbuo ng laser,OpticalPagproseso ng impormasyon, high-resolution na mikroskopikong imaging at iba pang mga patlang. Ayon sa NonlinearOptikaat teorya ng polariseysyon, ang kahit na pagkakasunud-sunod na nonlinear optical effect ay malapit na nauugnay sa kristal na simetrya, at ang nonlinear coefficient ay hindi zero lamang sa di-gitnang pag-iikot na simetriko media. Bilang ang pinaka-pangunahing pangalawang-order na nonlinear na epekto, ang pangalawang pagkakaisa ay lubos na hadlangan ang kanilang henerasyon at epektibong paggamit sa hibla ng kuwarts dahil sa form ng amorphous at ang simetrya ng pag-iikot ng sentro. Sa kasalukuyan, ang mga pamamaraan ng polariseysyon (optical polariseysyon, thermal polariseysyon, polariseysyon ng electric field) ay maaaring artipisyal na sirain ang simetrya ng materyal na pag-iikot ng materyal ng optical fiber, at epektibong mapabuti ang pangalawang-order na hindi pagkakapareho ng optical fiber. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay nangangailangan ng kumplikado at hinihingi na teknolohiya ng paghahanda, at maaari lamang matugunan ang mga kundisyon na tumutugma sa quasi-phase sa mga discrete wavelength. Ang optical fiber resonant singsing batay sa mode ng echo wall ay nililimitahan ang malawak na paggulo ng spectrum ng pangalawang pagkakaisa. Sa pamamagitan ng pagsira sa simetrya ng istraktura ng ibabaw ng hibla, ang ibabaw ng pangalawang pagkakatugma sa espesyal na istraktura ng hibla ay pinahusay sa isang tiyak na lawak, ngunit nakasalalay pa rin sa femtosecond pump pulse na may napakataas na lakas ng rurok. Samakatuwid, ang henerasyon ng pangalawang-order na nonlinear optical effects sa all-fiber na istruktura at ang pagpapabuti ng kahusayan ng conversion, lalo na ang henerasyon ng malawak na spectrum pangalawang pagkakaisa sa mababang lakas, patuloy na optical pumping, ay ang mga pangunahing problema na kailangang malutas sa larangan ng nonlinear fiber optika at mga aparato, at may mahalagang pang-agham na kahalagahan at malawak na halaga ng aplikasyon.

Ang isang koponan ng pananaliksik sa China ay iminungkahi ng isang layered gallium selenide crystal phase integration scheme na may micro-nano fiber. Sa pamamagitan ng pagsamantala sa mataas na pangalawang pagkakasunud-sunod na nonlinearity at pangmatagalang pag-order ng mga gallium selenide crystals, natanto ang isang malawak na spectrum na pangalawang-harmonic na paggulo at multi-frequency na proseso ng conversion, na nagbibigay ng isang bagong solusyon para sa pagpapahusay ng mga proseso ng multi-parametric sa hibla at ang paghahanda ng broadband pangalawang-harmonicmagaan na mapagkukunan. Ang mahusay na paggulo ng pangalawang harmonic at kabuuan ng dalas na epekto sa scheme higit sa lahat ay nakasalalay sa sumusunod na tatlong pangunahing kondisyon: ang mahabang light-matter na distansya ng pakikipag-ugnay sa pagitan ng gallium selenide atMicro-nano fiber.

Sa eksperimento, ang micro-nano hibla na inihanda ng flame scanning na sistema ng tapering ay may isang pantay na rehiyon ng kono sa pagkakasunud-sunod ng milimetro, na nagbibigay ng isang mahabang haba ng pagkilos na hindi linya para sa ilaw ng bomba at ang pangalawang harmonic wave. Ang pangalawang-order na nonlinear polarizability ng integrated gallium selenide crystal ay lumampas sa 170 pm/v, na mas mataas kaysa sa intrinsic nonlinear polarizability ng optical fiber. Bukod dito, tinitiyak ng long-range na istraktura ng gallium selenide crystal ang patuloy na panghihimasok sa phase ng pangalawang pagkakatugma, na nagbibigay ng buong pag-play sa kalamangan ng malaking haba ng pagkilos na hindi linya sa micro-nano fiber. Mas mahalaga, ang pagtutugma ng phase sa pagitan ng pumping optical base mode (HE11) at ang pangalawang harmonic high order mode (EH11, HE31) ay natanto sa pamamagitan ng pagkontrol sa diameter ng kono at pagkatapos ay kinokontrol ang pagkakalat ng waveguide sa panahon ng paghahanda ng micro-nano fiber.

Ang mga kondisyon sa itaas ay naglalagay ng pundasyon para sa mahusay at malawak na banda na paggulo ng pangalawang pagkakatugma sa micro-nano fiber. Ang eksperimento ay nagpapakita na ang output ng pangalawang pagkakaisa sa antas ng nanowatt ay maaaring makamit sa ilalim ng 1550 nm picosecond pulse laser pump, at ang pangalawang harmonika ay maaari ring mabigla nang mahusay sa ilalim ng patuloy na laser pump ng parehong haba ng haba, at ang lakas ng threshold ay mas mababa sa ilang daang microwatts (Larawan 1). Dagdag pa, kapag ang ilaw ng bomba ay pinalawak sa tatlong magkakaibang haba ng haba ng haba ng laser (1270/1550/1590 nm), tatlong pangalawang pagkakatugma (2W1, 2W2, 2W3) at tatlong mga signal frequency signal (W1+W2, W1+W3, W2+W3) ay sinusunod sa bawat isa sa anim na dalas na haba ng pagbabagong -loob. Sa pamamagitan ng pagpapalit ng ilaw ng bomba na may isang ultra-radiant light-emitting diode (sled) light source na may bandwidth na 79.3 nm, isang malawak na spectrum pangalawang harmonic na may bandwidth na 28.3 nm ay nabuo (Larawan 2). Bilang karagdagan, kung ang teknolohiyang pag-aalis ng singaw ng kemikal ay maaaring magamit upang mapalitan ang dry transfer na teknolohiya sa pag-aaral na ito, at mas kaunting mga layer ng gallium selenide crystals ay maaaring lumaki sa ibabaw ng micro-nano fiber sa mahabang distansya, ang pangalawang kahusayan ng conversion ng conversion ay inaasahan na mas mapabuti.

Fig. 1 pangalawang sistema ng harmonic henerasyon at nagreresulta sa all-fiber na istraktura

Larawan 2 Paghahalo ng Multi-Wavelength at Wide-Spectrum Pangalawang Harmonics sa ilalim ng Patuloy na Optical Pumping