Cyffroi ail harmonigau mewn sbectrwm eang

Cyffroi ail harmonigau mewn sbectrwm eang

Ers darganfod effeithiau optegol anlinellol ail-drefn yn y 1960au, mae wedi ennyn diddordeb eang ymchwilwyr, hyd yn hyn, yn seiliedig ar yr ail harmonig, ac effeithiau amledd, wedi cynhyrchu o'r band uwchfioled eithafol i'r band is-goch pell olaserau, wedi hyrwyddo datblygiad laser yn fawr,optegolprosesu gwybodaeth, delweddu microsgopig cydraniad uchel a meysydd eraill. Yn ôl anlinelloloptega damcaniaeth polareiddio, mae'r effaith optegol anlinellol trefn gyfartal yn gysylltiedig yn agos â chymesuredd grisial, ac nid yw'r cyfernod anlinellol yn sero yn unig mewn cyfryngau cymesur gwrthdroad anghanolog. Fel yr effaith anlinellol ail drefn fwyaf sylfaenol, mae'r ail harmonigau yn rhwystro eu cynhyrchu a'u defnydd effeithiol mewn ffibr cwarts yn fawr oherwydd y ffurf amorffaidd a chymesuredd gwrthdroad canol. Ar hyn o bryd, gall dulliau polareiddio (polareiddio optegol, polareiddio thermol, polareiddio maes trydan) ddinistrio cymesuredd gwrthdroad canol deunydd ffibr optegol yn artiffisial, a gwella anlinelloldeb ail drefn ffibr optegol yn effeithiol. Fodd bynnag, mae'r dull hwn yn gofyn am dechnoleg baratoi gymhleth a heriol, a dim ond ar donfeddi arwahanol y gall fodloni'r amodau paru cwasi-gyfnod. Mae'r cylch atseiniol ffibr optegol yn seiliedig ar y modd wal adlais yn cyfyngu ar gyffroi sbectrwm eang yr ail harmonigau. Trwy dorri cymesuredd strwythur wyneb y ffibr, mae'r ail harmonigau wyneb yn y ffibr strwythur arbennig yn cael eu gwella i ryw raddau, ond maent yn dal i ddibynnu ar y pwls pwmp femtosecond gyda phŵer brig uchel iawn. Felly, cynhyrchu effeithiau optegol anlinellol ail-drefn mewn strwythurau holl-ffibr a gwella effeithlonrwydd trosi, yn enwedig cynhyrchu ail harmonigau sbectrwm eang mewn pwmpio optegol parhaus pŵer isel, yw'r problemau sylfaenol y mae angen eu datrys ym maes opteg ffibr a dyfeisiau anlinellol, ac mae ganddynt arwyddocâd gwyddonol pwysig a gwerth cymhwysiad eang.

Mae tîm ymchwil yn Tsieina wedi cynnig cynllun integreiddio cyfnod crisial selenid gallium haenog gyda ffibr micro-nano. Drwy fanteisio ar yr anlinelloldeb ail-drefn uchel a threfniadaeth hirdymor crisialau selenid gallium, mae proses gyffroi ail-harmonig sbectrwm eang a throsi aml-amledd yn cael eu gwireddu, gan ddarparu ateb newydd ar gyfer gwella prosesau aml-baramedrig mewn ffibr a pharatoi ail-harmonig band eang.ffynonellau golauMae cyffroi effeithlon yr ail harmonig ac effaith amledd swm yn y cynllun yn dibynnu'n bennaf ar y tri chyflwr allweddol canlynol: y pellter rhyngweithio hir rhwng golau a mater rhwng selenid galliwm affibr micro-nano, mae'r anlinelloldeb ail-drefn uchel a'r drefn hir-ystod o'r grisial selenid gallium haenog, ac amodau paru cyfnod yr amledd sylfaenol a'r modd dyblu amledd wedi'u bodloni.

Yn yr arbrawf, mae gan y ffibr micro-nano a baratowyd gan y system taprog sganio fflam ranbarth côn unffurf yn nhrefn milimetr, sy'n darparu hyd gweithredu anlinellol hir ar gyfer y golau pwmp a'r ail don harmonig. Mae polareiddiadwyedd anlinellol ail drefn y grisial selenid gallium integredig yn fwy na 170 pm/V, sy'n llawer uwch na pholareiddiadwyedd anlinellol cynhenid ​​y ffibr optegol. Ar ben hynny, mae strwythur trefnus hirdymor y grisial selenid gallium yn sicrhau ymyrraeth cyfnod parhaus yr ail harmonigau, gan roi mantais lawn i'r hyd gweithredu anlinellol mawr yn y ffibr micro-nano. Yn bwysicach fyth, mae'r paru cyfnod rhwng y modd sylfaen optegol pwmpio (HE11) a'r ail fodd harmonig trefn uchel (EH11, HE31) yn cael ei wireddu trwy reoli diamedr y côn ac yna rheoleiddio gwasgariad y ton-dywysydd wrth baratoi'r ffibr micro-nano.

Mae'r amodau uchod yn gosod y sylfaen ar gyfer cyffroi effeithlon a band eang ail harmonigau mewn ffibr micro-nano. Mae'r arbrawf yn dangos y gellir cyflawni allbwn ail harmonigau ar lefel nanowat o dan bwmp laser pwls picosecond 1550 nm, a gellir cyffroi'r ail harmonigau yn effeithlon hefyd o dan bwmp laser parhaus yr un donfedd, ac mae'r pŵer trothwy mor isel â sawl can microwat (Ffigur 1). Ymhellach, pan gaiff golau'r pwmp ei ymestyn i dair tonfedd wahanol o laser parhaus (1270/1550/1590 nm), gwelir tri harmonig eilaidd (2w1, 2w2, 2w3) a thri signal amledd swm (w1+w2, w1+w3, w2+w3) ym mhob un o'r chwe thonfedd trosi amledd. Trwy ddisodli golau'r pwmp â ffynhonnell golau deuod allyrru golau uwch-radiaidd (SLED) gyda lled band o 79.3 nm, cynhyrchir ail harmonig sbectrwm eang gyda lled band o 28.3 nm (Ffigur 2). Yn ogystal, os gellir defnyddio technoleg dyddodiad anwedd cemegol i ddisodli'r dechnoleg trosglwyddo sych yn yr astudiaeth hon, a gellir tyfu llai o haenau o grisialau selenid galliwm ar wyneb ffibr micro-nano dros bellteroedd hir, disgwylir i effeithlonrwydd trosi'r ail harmonig wella ymhellach.

FFIG. 1 System gynhyrchu harmonig ail a chanlyniadau mewn strwythur holl-ffibr

Ffigur 2 Cymysgu aml-donfedd ac ail harmonigau sbectrwm eang o dan bwmpio optegol parhaus