Második harmonikusok gerjesztése széles spektrumban
A másodrendű nemlineáris optikai effektusok 1960-as évekbeli felfedezése óta a kutatók széles körű érdeklődését váltották ki, és eddig a második harmonikus és frekvenciahatások alapján a szélsőséges ultraibolya sugárzástól a távoli infravörös sávig produkált.lézerek, nagyban elősegítette a lézer fejlesztését,optikaiinformációfeldolgozás, nagy felbontású mikroszkópos képalkotás és egyéb területek. A nemlineáris szerintoptikaés a polarizációelmélet szerint a páros rendű nemlineáris optikai effektus szorosan összefügg a kristályszimmetriával, és a nemlineáris együttható csak nem centrális inverziós szimmetrikus közegekben nulla. Mint a legalapvetőbb másodrendű nemlineáris effektus, a másodlagos harmonikusok nagymértékben gátolják előállításukat és hatékony felhasználásukat a kvarcszálban az amorf forma és a középpontinverzió szimmetriája miatt. Jelenleg a polarizációs módszerek (optikai polarizáció, termikus polarizáció, elektromos tér polarizációja) mesterségesen roncsolhatják az optikai szál anyagközéppont-fordításának szimmetriáját, és hatékonyan javíthatják az optikai szál másodrendű nemlinearitását. Ez a módszer azonban bonyolult és igényes előkészítési technológiát igényel, és csak diszkrét hullámhosszon tudja teljesíteni a kvázi fázisillesztési feltételeket. A visszhangfal módra épülő optikai szálas rezonáns gyűrű korlátozza a második harmonikusok széles spektrumú gerjesztését. A szál felületi szerkezetének szimmetriájának megtörésével a speciális szerkezetű szálban a felületi második harmonikusok bizonyos mértékig megnövekednek, de továbbra is függnek a nagyon nagy csúcsteljesítményű femtoszekundumos pumpimpulzustól. Ezért a másodrendű nemlineáris optikai effektusok előállítása a csupa szálas szerkezetekben és a konverziós hatékonyság javítása, különösen a széles spektrumú második harmonikusok generálása kis teljesítményű, folyamatos optikai szivattyúzásnál az alapvető megoldandó problémák. a nemlineáris száloptika és eszközök területén, és fontos tudományos jelentőséggel és széles körű alkalmazási értékkel bírnak.
Egy kínai kutatócsoport egy réteges gallium-szelenid kristály fázisintegrációs sémát javasolt mikro-nanoszállal. A gallium-szelenid kristályok nagy másodrendű nemlinearitásának és nagy hatótávolságú rendezettségének kihasználásával egy széles spektrumú másodharmonikus gerjesztési és többfrekvenciás konverziós eljárás valósul meg, amely új megoldást kínál a többparaméteres folyamatok fokozására. szál és a szélessávú második felharmonikusok előkészítésefényforrások. A második harmonikus és összegfrekvencia hatás hatékony gerjesztése a sémában elsősorban a következő három kulcsfeltételtől függ: a gallium-szelenid és a gallium-szelenid közötti hosszú fény-anyag kölcsönhatási távolságtól.mikro-nano szál, a réteges gallium-szelenid kristály magas másodrendű nemlinearitása és nagy hatótávolságú rendje, valamint az alapfrekvencia és a frekvenciakettőzési mód fázisillesztési feltételei teljesülnek.
A kísérletben a lángpásztázó kúpos rendszerrel előállított mikro-nano szálnak van egy milliméteres nagyságrendű egyenletes kúptartománya, amely hosszú nemlineáris hatáshosszt biztosít a pumpa fényének és a második harmonikus hullámnak. Az integrált gallium-szelenid kristály másodrendű nemlineáris polarizálhatósága meghaladja a 170 pm/V értéket, ami jóval magasabb, mint az optikai szál belső nemlineáris polarizálhatósága. Ezenkívül a gallium-szelenid kristály nagy hatótávolságú rendezett szerkezete biztosítja a második felharmonikusok folyamatos fázisinterferenciáját, teljes játékot biztosítva a mikro-nano szál nagy nemlineáris hatáshosszának előnyére. Ennél is fontosabb, hogy a pumpáló optikai alapmód (HE11) és a második harmonikus nagyrendű mód (EH11, HE31) közötti fázisillesztés a kúpátmérő szabályozásával, majd a hullámvezető diszperzió szabályozásával valósul meg a mikro-nanoszál előkészítése során.
A fenti feltételek megalapozzák a második harmonikusok hatékony és széles sávú gerjesztését mikro-nano szálban. A kísérlet azt mutatja, hogy az 1550 nm-es pikoszekundumos impulzus lézerszivattyú mellett a második felharmonikusok nanowatt szintű kibocsátása érhető el, a második harmonikusok pedig az azonos hullámhosszú folyamatos lézerszivattyúval is hatékonyan gerjeszthetők, és a küszöbteljesítmény kb. alacsony, akár több száz mikrowatt (1. ábra). Továbbá, ha a szivattyú fényét három különböző hullámhosszú folyamatos lézerre (1270/1550/1590 nm), három második harmonikusra (2w1, 2w2, 2w3) és három összegfrekvenciás jelre (w1+w2, w1+w3, w2+) kiterjesztjük. w3) mind a hat frekvenciakonverziós hullámhosszon megfigyelhetők. A szivattyú fényét egy 79,3 nm sávszélességű ultra-sugárzó fénykibocsátó dióda (SLED) fényforrásra cserélve egy széles spektrumú, 28,3 nm sávszélességű második harmonikus jön létre (2. ábra). Ezen túlmenően, ha ebben a tanulmányban a száraz transzfer technológia helyettesítésére kémiai gőzfázisú leválasztási technológiát lehet alkalmazni, és kevesebb gallium-szelenid kristályréteget lehet nagy távolságokon át nevelni a mikro-nanoszál felületén, akkor várható a második harmonikus konverziós hatékonyság. tovább javítandó.
FÜGE. 1 Második harmonikus generáló rendszer, és teljes szálas szerkezetet eredményez
2. ábra Több hullámhosszú keverés és széles spektrumú második harmonikus folyamatos optikai pumpálás mellett
Feladás időpontja: 2024. május 20