Eksitasi harmonik kapindho ing spektrum sing amba

Eksitasi harmonik kapindho ing spektrum sing amba

Wiwit ditemokake efek optik nonlinier orde kapindho ing taun 1960-an, wis nuwuhake minat sing akeh saka para peneliti, nganti saiki, adhedhasar harmonik kapindho, lan efek frekuensi, wis ngasilake saka ultraviolet ekstrem nganti pita inframerah adoh sakalaser, banget ningkatake pangembangan laser,optikpangolahan informasi, pencitraan mikroskopis resolusi dhuwur lan bidang liyane. Miturut nonlinieroptiklan téori polarisasi, efek optik nonlinier urutan genap raket banget karo simetri kristal, lan koefisien nonlinier ora mung nol ing media simetris inversi non-sentral. Minangka efek nonlinier urutan kapindho sing paling dhasar, harmonik kapindho ngalangi banget generasi lan panggunaan efektif ing serat kuarsa amarga bentuk amorf lan simetri inversi tengah. Saiki, metode polarisasi (polarisasi optik, polarisasi termal, polarisasi medan listrik) bisa ngrusak simetri inversi tengah materi serat optik kanthi artifisial, lan kanthi efektif ningkatake nonlinier urutan kapindho serat optik. Nanging, metode iki mbutuhake teknologi persiapan sing kompleks lan nuntut, lan mung bisa memenuhi kondisi pencocokan kuasi-fase ing dawa gelombang diskrit. Cincin resonansi serat optik adhedhasar mode tembok gema mbatesi eksitasi spektrum sing amba saka harmonik kapindho. Kanthi ngrusak simetri struktur permukaan serat, harmonik kapindho permukaan ing serat struktur khusus ditingkatake nganti tingkat tartamtu, nanging isih gumantung ing pulsa pompa femtosecond kanthi daya puncak sing dhuwur banget. Mulane, generasi efek optik nonlinier urutan kapindho ing struktur kabeh-serat lan peningkatan efisiensi konversi, utamane generasi harmonik kapindho spektrum amba ing pompa optik terus-terusan daya rendah, minangka masalah dhasar sing kudu dirampungake ing bidang serat optik lan piranti nonlinier, lan duwe makna ilmiah sing penting lan nilai aplikasi sing amba.

Tim riset ing Tiongkok wis ngusulake skema integrasi fase kristal gallium selenide berlapis nganggo serat mikro-nano. Kanthi njupuk kauntungan saka nonlinieritas urutan kapindho sing dhuwur lan urutan jarak jauh kristal gallium selenide, proses eksitasi harmonik kapindho spektrum amba lan konversi multi-frekuensi direalisasikake, nyedhiyakake solusi anyar kanggo ningkatake proses multi-parametrik ing serat lan nyiapake harmonik kapindho broadband.sumber cahyaEksitasi efisien saka efek harmonik kapindho lan frekuensi jumlah ing skema iki utamane gumantung marang telung kahanan utama ing ngisor iki: jarak interaksi materi cahya sing dawa antarane gallium selenide lanserat mikro-nano, nonlinieritas urutan kapindho sing dhuwur lan urutan jarak dawa saka kristal gallium selenide berlapis, lan kondisi pencocokan fase saka frekuensi dhasar lan mode penggandaan frekuensi wis dipenuhi.

Ing eksperimen iki, serat mikro-nano sing disiapake dening sistem flame scanning tapering nduweni wilayah kerucut seragam kanthi urutan milimeter, sing nyedhiyakake dawa aksi nonlinier sing dawa kanggo cahya pompa lan gelombang harmonik kapindho. Polarisabilitas nonlinier urutan kapindho saka kristal gallium selenide terintegrasi ngluwihi 170 pm/V, sing luwih dhuwur tinimbang polarisabilitas nonlinier intrinsik serat optik. Kajaba iku, struktur kristal gallium selenide sing teratur jarak jauh njamin gangguan fase terus-terusan saka harmonik kapindho, menehi kesempatan lengkap kanggo kauntungan saka dawa aksi nonlinier sing gedhe ing serat mikro-nano. Sing luwih penting, pencocokan fase antarane mode basis optik pompa (HE11) lan mode urutan dhuwur harmonik kapindho (EH11, HE31) diwujudake kanthi ngontrol diameter kerucut banjur ngatur dispersi waveguide sajrone persiapan serat mikro-nano.

Kahanan ing ndhuwur dadi dhasar kanggo eksitasi harmonik kapindho sing efisien lan pita amba ing serat mikro-nano. Eksperimen kasebut nuduhake yen output harmonik kapindho ing tingkat nanowatt bisa digayuh ing pompa laser pulsa pikodetik 1550 nm, lan harmonik kapindho uga bisa dieksitasi kanthi efisien ing pompa laser terus-terusan kanthi dawa gelombang sing padha, lan daya ambang mung sawetara atus mikrowatt (Gambar 1). Salajengipun, nalika cahya pompa dipanjangake menyang telung dawa gelombang laser terus-terusan sing beda (1270/1550/1590 nm), telung harmonik kapindho (2w1, 2w2, 2w3) lan telung sinyal frekuensi jumlah (w1+w2, w1+w3, w2+w3) diamati ing saben enem dawa gelombang konversi frekuensi. Kanthi ngganti cahya pompa karo sumber cahya dioda pemancar cahya ultra-radian (SLED) kanthi bandwidth 79,3 nm, harmonik kapindho spektrum amba kanthi bandwidth 28,3 nm diasilake (Gambar 2). Kajaba iku, yen teknologi deposisi uap kimia bisa digunakake kanggo ngganti teknologi transfer garing ing panliten iki, lan lapisan kristal gallium selenide sing luwih sithik bisa thukul ing permukaan serat mikro-nano sajrone jarak sing adoh, efisiensi konversi harmonik kapindho diarepake bakal luwih apik.

Gambar 1 Sistem generasi harmonik kapindho lan ngasilake struktur kabeh serat

Gambar 2 Pencampuran multi-panjang gelombang lan harmonik kapindho spektrum amba ing pompa optik terus-terusan