Excitación de segundos harmónicos nun amplo espectro
Desde o descubrimento de efectos ópticos non lineais de segunda orde na década de 1960, espertou un amplo interese dos investigadores, ata agora, baseándose no segundo harmónico, e os efectos de frecuencia, produciuse desde o ultravioleta extremo ata o infravermello afastado da banda deláseres, promoveu moito o desenvolvemento do láser,ópticaprocesamento da información, imaxes microscópicas de alta resolución e outros campos. Segundo non linealópticae a teoría da polarización, o efecto óptico non lineal de orde par está intimamente relacionado coa simetría cristalina e o coeficiente non lineal non é cero só en medios simétricos de inversión non central. Como o efecto non lineal de segunda orde máis básico, os segundos harmónicos dificultan moito a súa xeración e uso efectivo na fibra de cuarzo debido á forma amorfa e á simetría da inversión do centro. Na actualidade, os métodos de polarización (polarización óptica, polarización térmica, polarización do campo eléctrico) poden destruír artificialmente a simetría da inversión do centro do material da fibra óptica e mellorar efectivamente a non linealidade de segunda orde da fibra óptica. Non obstante, este método require tecnoloxía de preparación complexa e esixente, e só pode cumprir as condicións de concordancia cuasi-fase en lonxitudes de onda discretas. O anel resonante de fibra óptica baseado no modo de parede de eco limita a excitación de amplo espectro dos segundos harmónicos. Ao romper a simetría da estrutura superficial da fibra, os segundos harmónicos da superficie na fibra de estrutura especial melloran ata certo punto, pero aínda dependen do pulso da bomba de femtosegundo cunha potencia de pico moi alta. Polo tanto, a xeración de efectos ópticos non lineais de segunda orde en estruturas de fibra e a mellora da eficiencia de conversión, especialmente a xeración de segundos harmónicos de amplo espectro en bombeo óptico continuo de baixa potencia, son os problemas básicos que deben resolverse. no campo da fibra óptica e dispositivos non lineais, e teñen un importante significado científico e un amplo valor de aplicación.
Un equipo de investigación en China propuxo un esquema de integración de fases cristalinas de seleniuro de galio en capas con fibra micro-nano. Aproveitando a alta non linealidade de segunda orde e a ordenación de longo alcance dos cristais de seleniuro de galio, realízase un proceso de conversión multifrecuencia e excitación de segundo harmónico de amplo espectro, que proporciona unha nova solución para a mellora dos procesos multiparamétricos en fibra e a preparación de segundos harmónicos de banda anchafontes de luz. A excitación eficiente do segundo harmónico e do efecto de frecuencia suma no esquema depende principalmente das seguintes tres condicións clave: a longa distancia de interacción luz-materia entre o seleniuro de galio emicro-nano fibra, a alta non linealidade de segunda orde e a orde de longo alcance do cristal de seleniuro de galio en capas e as condicións de coincidencia de fase do modo de duplicación de frecuencia e frecuencia fundamental son satisfeitas.
No experimento, a fibra micro-nano preparada polo sistema de rastrexo de chama ten unha rexión cónica uniforme da orde do milímetro, que proporciona unha lonxitude de acción non lineal longa para a luz da bomba e a segunda onda harmónica. A polarizabilidade non lineal de segunda orde do cristal de seleniuro de galio integrado supera os 170 pm/V, que é moito maior que a polarizabilidade non lineal intrínseca da fibra óptica. Ademais, a estrutura ordenada de longo alcance do cristal de seleniuro de galio garante a interferencia de fase continua dos segundos harmónicos, dando un xogo completo á vantaxe da gran lonxitude de acción non lineal na micro-nano fibra. Máis importante aínda, a coincidencia de fase entre o modo de base óptica de bombeo (HE11) e o modo de orde alta de segundo harmónico (EH11, HE31) realízase controlando o diámetro do cono e, a continuación, regulando a dispersión da guía de ondas durante a preparación da micro-nano fibra.
As condicións anteriores sentan as bases para a excitación eficiente e de banda ancha de segundos harmónicos en fibra micro-nano. O experimento mostra que a saída de segundos harmónicos a nivel de nanovatios pódese conseguir baixo a bomba de láser de pulso de picosegundo de 1550 nm, e os segundos harmónicos tamén se poden excitar de forma eficiente baixo a bomba de láser continua da mesma lonxitude de onda e a potencia do limiar é igual. baixo como varios centos de microvatios (Figura 1). Ademais, cando a luz da bomba se estende a tres lonxitudes de onda diferentes de láser continuo (1270/1550/1590 nm), tres segundos harmónicos (2w1, 2w2, 2w3) e tres sinais de frecuencia de suma (w1+w2, w1+w3, w2+). w3) obsérvanse en cada unha das seis lonxitudes de onda de conversión de frecuencia. Ao substituír a luz da bomba por unha fonte de luz de diodo emisor de luz (SLED) ultra-radiante cun ancho de banda de 79,3 nm, xérase un segundo harmónico de amplo espectro cun ancho de banda de 28,3 nm (Figura 2). Ademais, se se pode usar a tecnoloxía de deposición química de vapor para substituír a tecnoloxía de transferencia en seco neste estudo, e se poden cultivar menos capas de cristais de seleniuro de galio na superficie da fibra micro-nano a longas distancias, espérase a segunda eficiencia de conversión harmónica. para mellorar aínda máis.
FIG. 1 Sistema de xeración de segundos harmónicos e resulta nunha estrutura totalmente de fibra
Figura 2 Mestura de varias lonxitudes de onda e segundos harmónicos de amplo espectro baixo bombeo óptico continuo
Hora de publicación: 20-mai-2024