Eksitering av andre harmonikker i et bredt spekter

Eksitering av andre harmonikker i et bredt spekter

Siden oppdagelsen av andreordens ikke-lineære optiske effekter på 1960-tallet, har vekket stor interesse for forskere, så langt, basert på den andre harmoniske og frekvenseffekten, har produsert fra den ekstreme ultrafiolette til det langt infrarøde båndet avlasere, fremmet utviklingen av laser, kraftig,optiskInformasjonsbehandling, mikroskopisk avbildning av høy oppløsning og andre felt. I følge ikke -lineæroptikkog polarisasjonsteori, den jevnlige ikke-lineære optiske effekten er nært relatert til krystallsymmetri, og den ikke-lineære koeffisienten er ikke null bare i ikke-sentrale inversjonssymmetriske medier. Som den mest grunnleggende andreordens ikke-lineære effekten, hindrer den andre harmonikken i stor grad deres generasjon og effektiv bruk i kvartsfiber på grunn av den amorfe formen og symmetrien til sentrumsinversjon. For tiden kan polarisasjonsmetoder (optisk polarisering, termisk polarisering, elektrisk feltpolarisering) kunstig ødelegge symmetrien til materialsenterinversjon av optisk fiber, og effektivt forbedre den andre ordens ikke-linearitet av optisk fiber. Imidlertid krever denne metoden kompleks og krevende forberedelsesteknologi, og kan bare oppfylle de kvasi-fase matchende forholdene ved diskrete bølgelengder. Den optiske fiberresonansringen basert på Echo Wall -modus begrenser den brede spektrumeksitasjonen av andre harmonikker. Ved å bryte symmetrien til overflatestrukturen til fiberen, forbedres overflatens andre harmonikk i den spesielle strukturfiberen til en viss grad, men avhenger fortsatt av femtosekundpumpens puls med veldig høy toppkraft. Derfor er generering av andreordens ikke-lineære optiske effekter i alle fiberstrukturer og forbedring av konverteringseffektivitet, spesielt generering av bredspektret andre harmonikk i lav effekt, kontinuerlig optisk pumping, de grunnleggende problemene som må løses innen ikke-lineær fiberoptikk og enheter, og har viktig vitenskapelig betydning og bred anvendelsesverdi.

Et forskerteam i Kina har foreslått en lagdelt gallium selenid-krystallfaseintegrasjonsordning med mikro-nano-fiber. Ved å dra nytte av den høye andreordens ikke-linearitet og langdistansebestilling av galliumselenidkrystaller, realiseres en bredspektret annenharmonisk eksitasjon og flerfrekvens konverteringsprosess, noelyskilder. Den effektive eksitasjonen av den andre harmoniske og sumfrekvenseffekten i ordningen avhenger hovedsakelig av følgende tre nøkkelforhold: den lange lys-materiens interaksjonsavstand mellom gallium selenid ogmikro-nano fiber, den høye andreordens ikke-linearitet og langdistanserekkefølge for den lagdelte galliumselenidkrystallen, og fasematchingsforholdene for den grunnleggende frekvensen og frekvens doblingsmodus er tilfredsstilt.

I eksperimentet har mikro-nanofiberen fremstilt av Flame Scanning avsmalningssystem et jevn kjegleområde i størrelsesorden millimeter, som gir en lang ikke-lineær handlingslengde for pumpelyset og den andre harmoniske bølgen. Den andre ordens ikke-lineære polariserbarhet av den integrerte galliumselenidkrystallen overstiger 170 pm/V, som er mye høyere enn den iboende ikke-lineære polariserbarheten til den optiske fiberen. Videre sikrer den langsiktige bestilte strukturen til galliumselenidkrystall den kontinuerlige faseinterferensen til den andre harmonikken, og gir full spill til fordel for den store ikke-lineære handlingslengden i mikro-nano-fiberen. Enda viktigere er at fasematchingen mellom pumpende optisk basismodus (HE11) og den andre harmoniske høyordre-modus (EH11, HE31) realiseres ved å kontrollere kjeglediameteren og deretter regulere bølgeleder-spredningen under fremstilling av mikro-nanofiber.

Ovennevnte forhold legger grunnlaget for effektiv og bredbåndseksitasjon av andre harmonikker i mikro-nano-fiber. Eksperimentet viser at utgangen av andre harmonikker på nanowatt -nivå kan oppnås under Picosecond Pulse Laser -pumpen på 1550 nm, og den andre harmonikken kan også bli begeistret effektivt under den kontinuerlige laserpumpen med samme bølgelengde, og terskelkraften er så lav som flere hundre mikrobunn (figur 1). Når pumpelyset utvides til tre forskjellige bølgelengder av kontinuerlig laser (1270/1550/1590 nm), blir tre sekunder Ved å erstatte pumpelyset med en ultraadiant lysemitterende diode (SLED) lyskilde med en båndbredde på 79,3 nm, genereres en bredspektret sekund harmonisk med en båndbredde på 28,3 nm (figur 2). I tillegg, hvis kjemisk dampavsetningsteknologi kan brukes til å erstatte tørroverføringsteknologien i denne studien, og færre lag med gallium selenidkrystaller kan dyrkes på overflaten av mikro-nano-fiber over lange avstander, forventes den andre harmoniske konverteringseffektiviteten ytterligere.

Fig. 1 sekund harmonisk generasjonssystem og resulterer i all fiberstruktur

Figur 2 multi-bølgelengde blanding og bredspektret andre harmonikk under kontinuerlig optisk pumping