Excitación de segundos armónicos nun amplo espectro
Desde o descubrimento de efectos ópticos non lineais de segunda orde na década de 1960, espertou un amplo interese de investigadores, ata o de agora, baseado no segundo harmónico e os efectos de frecuencia, produciu desde o extremo ultravioleta ata a banda de infravermello de lonxanos deláseres, promoveu moito o desenvolvemento do láser,ópticoProcesamento de información, imaxe microscópica de alta resolución e outros campos. Segundo non linealópticae a teoría da polarización, o efecto óptico non lineal de orde uniforme está intimamente relacionado coa simetría de cristal, e o coeficiente non lineal non é cero só en medios simétricos de inversión non centrales. Como o efecto non lineal máis básico de segunda orde, os segundos armónicos dificultan moito a súa xeración e o seu uso eficaz 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 do centro material da fibra óptica e mellorar efectivamente a non linealidade de fibra óptica de segunda orde. Non obstante, este método require unha tecnoloxía de preparación complexa e esixente e só pode cumprir as condicións de correspondencia case en fase a lonxitudes de onda discretas. O anel de resonancia de fibra óptica baseado no modo de parede de eco limita a excitación de amplo espectro de segundos armónicos. Ao romper a simetría da estrutura superficial da fibra, a superficie Segunda armónicos na fibra de estrutura especial é mellorada ata certo punto, pero aínda depende do pulso da bomba femtosegundo cunha potencia máxima moi alta. Polo tanto, a xeración de efectos ópticos non lineais de segunda orde nas estruturas de toda fibra e a mellora da eficiencia de conversión, especialmente a xeración de harmónicos de segundo espectro en bombeo óptico continuo de baixa potencia, son os problemas básicos que deben resolverse no campo das fibra óptica e dispositivos non lineais e teñen importancia científica e un amplo valor de aplicación.
Un equipo de investigación en China propuxo un esquema de integración de fase de cristal de selenida de galio en capas con fibra micro-nano. Ao aproveitar a alta non linealidade de segunda orde e a ordenación de longo alcance de cristais de selenuro de galio, realízanse unha excitación de segundo espectro e un proceso de conversión de varias frecuencias, proporcionando unha nova solución para a mellora de procesos multi-paramétricos en fibra e a preparación de banda ancha de segundo harmónicofontes de luz. A excitación eficiente do segundo efecto de frecuencia harmónica e suma no réxime depende principalmente das seguintes tres condicións clave: a longa distancia de interacción entre a luz entre o selenuro de galio efibra micro-nano, a alta non linealidade de segunda orde e orde de longo alcance do cristal de selenida de galio en capas, e as condicións de correspondencia de fase da frecuencia fundamental e do modo de duplicación de frecuencia están satisfeitas.
No experimento, a fibra de micro-nano preparada polo sistema de fío de dixitalización de chama ten unha rexión de cono uniforme na orde do milímetro, que proporciona unha longa acción non lineal para a luz da bomba e a segunda onda armónica. A polarizabilidade non lineal de segunda orde do cristal de selenida de galio integrado supera as 170 pm/V, que é moi superior á polarizabilidade intrínseca non lineal da fibra óptica. Por outra banda, a estrutura ordenada de longo alcance do cristal de selenida de galio asegura a interferencia en fase continua dos segundos armónicos, dando un xogo completo á vantaxe da gran lonxitude de acción non lineal na fibra micro-nano. É máis importante, a correspondencia de fase entre o modo de base óptica de bombeo (HE11) e o segundo modo harmónico de alta orde (EH11, HE31) realízase controlando o diámetro do cono e logo regulando a dispersión da guía de ondas durante a preparación de fibra micro-nano.
As condicións anteriores sosteñen as bases para a excitación eficiente e de banda ancha de segundos armónicos en fibra micro-nano. O experimento demostra que a saída de segundos armónicos a nivel de nanowatt pódese conseguir baixo a bomba láser de pulso de picosegundo de 1550 nm, e os segundos armónicos tamén se poden excitar de forma eficiente baixo a bomba láser continua da mesma lonxitude de onda, e a potencia limiar é tan baixa como varios centos de microwatts (Figura 1). Ademais, cando a luz da bomba se estende a tres lonxitudes de onda diferentes de láser continuo (1270/1550/1590 nm), tres harmónicos segundos (2W1, 2W2, 2W3) e tres sinais de frecuencia de suma (W1+W2, W1+W3, W2+W3) obsérvanse en cada unha das lonxitudes de transferencia de seis frecuencias de seis frecuencias. Ao substituír a luz da bomba por unha fonte de luz do diodo emisor de luz ultra-radiante (trineo) 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 de vapores químicos pode usarse para substituír a tecnoloxía de transferencia en seco neste estudo, e pódense cultivar menos capas de cristais de selenida de galio na superficie da fibra micro-nano a longas distancias, espérase que a segunda eficiencia de conversión armónica sexa mellorada.
Fig. 1 segundo sistema de xeración harmónica e resulta na estrutura de todo fibra
Figura 2 Mestura de varias lonxitudes de onda e harmónicos de amplo espectro baixo bombeo óptico continuo
Tempo de publicación: maio-20-2024