Cyffroi ail harmonigau mewn sbectrwm eang

Cyffroi ail harmonigau mewn sbectrwm eang

Ers darganfod effeithiau optegol aflinol ail-orchymyn yn y 1960au, mae wedi ennyn diddordeb eang ymchwilwyr, hyd yn hyn, yn seiliedig ar yr ail effeithiau harmonig, ac amledd, wedi cynhyrchu o'r uwchfioled eithafol i'r band is-goch pellaf olaserau, hyrwyddo datblygiad laser yn fawr,optegolprosesu gwybodaeth, delweddu microsgopig cydraniad uchel a meysydd eraill. Yn ôl Nonlinearoptega theori polareiddio, mae cysylltiad agos rhwng yr effaith optegol aflinol gyfartal â chymesuredd grisial, ac nid yw'r cyfernod aflinol yn sero yn unig mewn cyfryngau cymesur gwrthdroad nad yw'n ganolog. Fel yr effaith aflinol ail-orchymyn fwyaf sylfaenol, mae'r ail harmonig yn rhwystro eu cenhedlaeth a'u defnydd effeithiol mewn ffibr cwarts yn fawr oherwydd y ffurf amorffaidd a chymesuredd gwrthdroad canolfan. Ar hyn o bryd, gall dulliau polareiddio (polareiddio optegol, polareiddio thermol, polareiddio caeau trydan) ddinistrio cymesuredd gwrthdroad canolfan faterol ffibr optegol yn artiffisial, a gwella anlinoledd ail-orchymyn ffibr optegol yn effeithiol. Fodd bynnag, mae'r dull hwn yn gofyn am dechnoleg paratoi gymhleth a heriol, a dim ond ar yr amodau paru lled-gyfnod y gallant fod ar donfeddi arwahanol. Mae'r cylch soniarus ffibr optegol yn seiliedig ar y modd wal adleisio yn cyfyngu cyffro sbectrwm eang ail harmonigau. Trwy dorri cymesuredd strwythur wyneb y ffibr, mae'r ail harmonig arwyneb yn y ffibr strwythur arbennig yn cael eu gwella i raddau, ond maent yn dal i ddibynnu ar y pwls pwmp femtosecond gyda phŵer brig uchel iawn. Felly, cynhyrchu effeithiau optegol aflinol ail-orchymyn mewn strwythurau holl ffibr a gwella effeithlonrwydd trosi, yn enwedig cynhyrchu ail harmonigau sbectrwm eang mewn pŵer isel, pwmpio optegol parhaus, yw'r problemau sylfaenol y mae angen eu datrys ym maes opteg ffibr nonlinear a dyfeisiau, a bod â gwerth wyddonol pwysig.

Mae tîm ymchwil yn Tsieina wedi cynnig cynllun integreiddio cyfnod grisial selenide Gallium Selenide gyda ffibr micro-nano. Trwy fanteisio ar anlinoledd ail-orchymyn uchel ac archebu crisialau gallium selenide yn hir, gwireddir proses cyffroi ail-harmonig sbectrwm eang a phroses trosi aml-amledd, gan ddarparu datrysiad newydd ar gyfer gwella prosesau aml-barametreg mewn ffibr a pharatoi ail-harmonig eangffynonellau golau. Mae cyffro effeithlon yr ail effaith amledd harmonig a swm yn y cynllun yn dibynnu'n bennaf ar y tri chyflwr allweddol canlynol: y pellter rhyngweithio mater ysgafn hir rhwng gallium selenide aFfibr Micro-Nano, mae anlinoledd ail-orchymyn uchel a threfn hir-hir y grisial selenide Gallium haenog, ac amodau paru cyfnod y modd dyblu amledd ac amledd sylfaenol yn cael eu bodloni.

Yn yr arbrawf, mae gan y ffibr micro-nano a baratowyd gan y system meinhau sganio fflam ranbarth côn unffurf yn nhrefn milimedr, sy'n darparu hyd gweithredu aflinol hir ar gyfer y golau pwmp a'r ail don harmonig. Mae polaredd aflinol ail-orchymyn y grisial integredig gallium selenide yn fwy na 170 pm/v, sy'n llawer uwch na pholaredd aflinol cynhenid ​​y ffibr optegol. Ar ben hynny, mae strwythur trefnus hir y gallium selenide grisial yn sicrhau ymyrraeth cyfnod parhaus yr ail harmonigau, gan roi chwarae llawn er mantais y hyd gweithredu aflinol mawr yn y ffibr micro-nano. Yn bwysicach fyth, gwireddir y cam sy'n cyfateb rhwng y modd sylfaen optegol pwmpio (HE11) a'r ail fodd trefn uchel harmonig (EH11, HE31) trwy reoli diamedr y côn ac yna rheoleiddio'r gwasgariad tonnau tonnau wrth baratoi ffibr micro-nano.

Mae'r amodau uchod yn gosod y sylfaen ar gyfer cyffroi band eang 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 y pwmp laser pwls picosecond 1550 nm, a gellir cyffroi'r ail harmonigau yn effeithlon o dan bwmp laser parhaus yr un donfedd, ac mae'r pŵer trothwy mor isel â channoedd o ficrodyr (Ffigur 1). Ymhellach, pan fydd y golau pwmp yn cael ei ymestyn i dair tonfedd wahanol o laser parhaus (1270/1550/1590 nm), gwelir tair eiliad harmonig (2W1, 2W2, 2W3) a thri signal amledd swm (W1+W2, W1+W3, W2+W3) ar yr un tonnau. Trwy ddisodli'r golau pwmp gyda ffynhonnell golau deuod allyrru golau (SLED) uwch-radiant 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 dyddodi anwedd cemegol i ddisodli'r dechnoleg trosglwyddo sych yn yr astudiaeth hon, a gellir tyfu llai o haenau o grisialau gallium selenide ar wyneb ffibr micro-nano dros bellteroedd hir, disgwylir i'r ail effeithlonrwydd trosi harmonig gael ei wella ymhellach.

Ffig. 1 eiliad system cynhyrchu harmonig ac yn arwain at strwythur yr holl ffibr

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