Excitation av andra harmonier i ett brett spektrum

Excitation av andra harmonier i ett brett spektrum

Sedan upptäckten av andra ordningens icke-linjära optiska effekter på 1960-talet, har forskarnas stora intresse, hittills baserat på den andra harmoniska och frekvenseffekterna, har producerat från det extrema ultraviolet till det avlägsna infraröda bandet avlasers, främst främjade utvecklingen av laser,optiskInformationsbehandling, högupplöst mikroskopisk avbildning och andra fält. Enligt olinjäraoptikoch polarisationsteori, den jämn ordning olinjära optiska effekten är nära besläktad med kristallsymmetri, och den icke-linjära koefficienten är inte noll endast i icke-centrala inversionssymmetriska medier. Som den mest grundläggande andra ordningens olinjära effekt hindrar den andra harmonin i hög grad deras generation och effektiv användning i kvartsfiber på grund av den amorfa formen och symmetrin för centruminversion. För närvarande kan polarisationsmetoder (optisk polarisering, termisk polarisering, elektrisk fältpolarisering) konstgjort förstör symmetrin för inversion av materialcentrum och effektivt förbättra den andra ordningens olinjäritet hos optisk fiber. Denna metod kräver emellertid komplex och krävande beredningsteknologi och kan endast uppfylla de kvasifas matchande förhållandena vid diskreta våglängder. Den optiska fiberresonansringen baserad på eko -väggläget begränsar det breda spektrumets excitation av andra harmonier. Genom att bryta symmetrin för ytstrukturen hos fibern förbättras ytan andra harmonier i den speciella strukturfibern i viss utsträckning, men beror fortfarande på femtosekundspumppulsen med mycket hög toppeffekt. Därför är genereringen av andra ordningens icke-linjära optiska effekter i alla fiberstrukturer och förbättring av omvandlingseffektivitet, särskilt genereringen av bredspektrum andra harmonier i lågeffekt, kontinuerlig optisk pumpning, de grundläggande problemen som måste lösas inom området för icke-linjär fiberoptik och enheter och har viktig vetenskaplig betydelse och bred tillämpningsvärde.

Ett forskarteam i Kina har föreslagit ett skiktat galliumselenidkristallfasintegrationsschema med mikro-nano-fiber. Genom att dra nytta av den höga andra ordningens icke-linjäritet och långväga beställning av galliumselenidkristaller, realiseras en bred-spektrum andra-harmonisk excitation och multifunktionskonverteringsprocess, vilket ger en ny lösning för förbättring av multi-parametriska processer i fiber och beredningen av bredband andra-harmonicljuskällor. Den effektiva excitationen av den andra harmoniska och sumfrekvenseffekten i schemat beror främst på följande tre viktiga förhållanden: det långa ljus-interaktionsavståndet mellan galliumselenid ochmikronanfiber, den höga andra ordningens olinjäritet och långväga ordning för den skiktade galliumselenidkristallen, och fasmatchningsförhållandena för det grundläggande frekvensen och frekvensfördubblingsläget är uppfyllda.

I experimentet har mikro-nano-fiber som framställts av flamskanningssystemet en enhetlig konregion i storleksordningen millimeter, som ger en lång olinjär handlingslängd för pumpljuset och den andra harmoniska vågen. Den andra ordningens olinjära polariserbarhet hos den integrerade galliumselenidkristallen överstiger 170 pm/V, vilket är mycket högre än den inneboende olinjära polariserbarheten av den optiska fibern. Dessutom säkerställer den långsiktiga beställda strukturen i galliumselenidkristallen kontinuerlig fasinterferens av de andra harmonikerna, vilket ger full spel till fördelen av den stora olinjära handlingslängden i mikro-nano-fiber. Ännu viktigare är att fasmatchningen mellan det pumpande optiska basläget (HE11) och det andra harmoniska högordningsläget (EH11, HE31) realiseras genom att kontrollera kondiametern och sedan reglera vågledardispersionen under framställningen av mikro-nano-fiber.

Ovanstående förhållanden lägger grunden för effektiv och vid band excitation av andra harmonier i mikro-nano-fiber. Experimentet visar att utgången från andra harmonier på nanowatt -nivån kan uppnås under 1550 nm picosekund pulslaserpump, och de andra harmonikerna kan också upphetsade effektivt under den kontinuerliga laserpumpen med samma våglängd, och tröskeleffekten är lika låg som flera hundra mikrovatter (figur 1). Vidare, när pumpljuset utvidgas till tre olika våglängder för kontinuerlig laser (1270/1550/1590 nm), observeras tre andra harmonier (2W1, 2W2, 2W3) och tre summa -frekvenssignaler. Genom att ersätta pumpljuset med en ultra-strålande ljusemitterande diod (släde) ljuskälla med en bandbredd på 79,3 nm genereras en bredspektrum andra harmonik med en bandbredd på 28,3 nm (figur 2). Dessutom, om kemisk ångavlagringsteknik kan användas för att ersätta torröverföringstekniken i denna studie, och färre skikt av galliumselenidkristaller kan odlas på ytan av mikro-nano-fiber över långa avstånd, förväntas den andra harmoniska omvandlingseffektiviteten förbättras ytterligare.

FIKON. 1 andra harmoniska generationssystem och resulterar i all-fiberstruktur

Figur 2 Multi-våglängd blandning och vid-spektrum andra harmonier under kontinuerlig optisk pumpning