Excitación de segundos harmónicos nun amplo espectro
Desde o descubrimento dos efectos ópticos non lineais de segunda orde na década de 1960, espertaron un amplo interese por parte dos investigadores, baseándose no segundo harmónico e nos efectos de frecuencia, producidos desde o ultravioleta extremo ata a banda do infravermello afastado.láseres, promoveu enormemente o desenvolvemento do láser,ópticoprocesamento da información, imaxes microscópicas de alta resolución e outros campos. Segundo as tecnoloxías non lineaisópticae a teoría da polarización, o efecto óptico non lineal de orde par está estreitamente 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 en gran medida a súa xeración e o seu uso efectivo na fibra de cuarzo debido á forma amorfa e á simetría da inversión central. Na actualidade, os métodos de polarización (polarización óptica, polarización térmica, polarización do campo eléctrico) poden destruír artificialmente a simetría da inversión central do material da fibra óptica e mellorar eficazmente a non linealidade de segunda orde da fibra óptica. Non obstante, este método require unha tecnoloxía de preparación complexa e esixente, e só pode cumprir as condicións de coincidencia de 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 de segundos harmónicos. Ao romper a simetría da estrutura superficial da fibra, os segundos harmónicos superficiais na fibra de estrutura especial melloranse ata certo punto, pero aínda dependen do pulso de bombeo de femtosegundos cunha potencia máxima 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 os dispositivos non lineais, e teñen unha importante importancia científica e un amplo valor de aplicación.
Un equipo de investigación na China propuxo un esquema de integración de fase cristalina de seleniuro de galio en capas con micronanofibra. Aproveitando a alta non linealidade de segunda orde e a ordenación de longo alcance dos cristais de seleniuro de galio, realízase un proceso de excitación de segundo harmónico de amplo espectro e conversión multifrecuencia, o que proporciona unha nova solución para a mellora dos procesos multiparamétricos en fibra e a preparación de segundo harmónicos de banda ancha.fontes de luzA excitación eficiente do efecto do segundo harmónico e da frecuencia de suma no esquema depende principalmente das seguintes tres condicións clave: a longa distancia de interacción luz-materia entre o seleniuro de galio efibra micronano, cúmprense 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 da frecuencia fundamental e o modo de duplicación de frecuencia.
No experimento, a micronanofibra preparada polo sistema de afilamento de varrido de chama ten unha rexión cónica uniforme da orde de milímetros, o que proporciona unha longa lonxitude de acción non lineal para a luz de bombeo e a onda de segundo harmónico. A polarizabilidade non lineal de segunda orde do cristal de seleniuro de galio integrado supera os 170 pm/V, o 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, aproveitando ao máximo a gran lonxitude de acción non lineal na micronanofibra. Máis importante aínda, a coincidencia de fase entre o modo base óptico de bombeo (HE11) e o modo de orde superior de segundo harmónico (EH11, HE31) realízase controlando o diámetro do cono e logo regulando a dispersión da guía de ondas durante a preparación da micronanofibra.
As condicións anteriores sentan as bases para a excitación eficiente e de banda ancha de segundos harmónicos en micronanofibra. O experimento demostra que a saída de segundos harmónicos ao nivel de nanovatios pódese conseguir baixo a bomba láser de pulso de picosegundos de 1550 nm, e os segundos harmónicos tamén se poden excitar eficientemente baixo a bomba láser continua da mesma lonxitude de onda, e a potencia limiar é tan baixa como varios centos de microvatios (Figura 1). Ademais, cando a luz da bombeo se estende a tres lonxitudes de onda diferentes do láser continuo (1270/1550/1590 nm), obsérvanse tres segundos harmónicos (2w1, 2w2, 2w3) e tres sinais de frecuencia de suma (w1+w2, w1+w3, w2+w3) en cada unha das seis lonxitudes de onda de conversión de frecuencia. Ao substituír a luz da bomba por unha fonte de luz de díodo emisor de luz ultrarradiante (SLED) 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 a tecnoloxía de deposición química de vapor se pode usar para substituír a tecnoloxía de transferencia seca neste estudo, e se poden cultivar menos capas de cristais de seleniuro de galio na superficie da micronanofibra a longas distancias, espérase que a eficiencia de conversión do segundo harmónico mellore aínda máis.
FIG. 1 Sistema de xeración de segundos harmónicos e resultados nunha estrutura de fibra integrada
Figura 2 Mestura de múltiples lonxitudes de onda e segundos harmónicos de amplo espectro baixo bombeo óptico continuo
Data de publicación: 20 de maio de 2024