تحریک هارمونیک دوم در طیف گسترده ای

تحریک هارمونیک دوم در طیف گسترده ای

از زمان کشف اثرات نوری غیرخطی مرتبه دوم در دهه 1960 ، علاقه گسترده ای به محققان برانگیخته شده است ، تاکنون ، بر اساس دومین هارمونیک و اثرات فرکانس ، از ماوراء بنفش شدید تا باند مادون قرمز دور تولید شده استلیزر، توسعه لیزر را به شدت ارتقا داد ،نوریپردازش اطلاعات ، تصویربرداری میکروسکوپی با وضوح بالا و سایر زمینه ها. با توجه به غیرخطینوریو تئوری قطبش ، اثر نوری غیرخطی یکنواخت با تقارن کریستال ارتباط نزدیکی دارد ، و ضریب غیرخطی فقط در رسانه های متقارن وارونگی غیر مرکزی صفر نیست. به عنوان ابتدایی ترین اثر غیرخطی مرتبه دوم ، هارمونیک دوم به دلیل شکل آمورف و تقارن وارونگی مرکز ، باعث تولید و استفاده مؤثر در فیبر کوارتز می شود. در حال حاضر ، روش های قطبی سازی (قطبش نوری ، قطبش حرارتی ، قطبش میدان الکتریکی) می توانند به طور مصنوعی تقارن وارونگی مرکز مواد فیبر نوری را از بین ببرند و به طور موثری غیرخطی مرتبه دوم فیبر نوری را بهبود بخشند. با این حال ، این روش نیاز به فناوری آماده سازی پیچیده و خواستار دارد و فقط می تواند شرایط تطبیق شبه فاز را در طول موج گسسته برآورده کند. حلقه رزونانس فیبر نوری بر اساس حالت دیوار اکو ، تحریک طیف گسترده ای از هارمونیک های دوم را محدود می کند. با شکستن تقارن ساختار سطح فیبر ، هارمونیک های دوم سطح در فیبر ساختار ویژه تا حدی افزایش می یابد ، اما هنوز هم به پالس پمپ فموتوس ثانیه با قدرت اوج بسیار زیاد بستگی دارد. بنابراین ، تولید اثرات نوری غیرخطی مرتبه دوم در ساختارهای تمام فیبر و بهبود راندمان تبدیل ، به ویژه تولید هارمونیک های دوم با طیف گسترده در پمپاژ نوری کم مصرف ، مشکلات اساسی است که باید در زمینه فیبری و دستگاه های غیرخطی حل شود و دارای اهمیت علمی مهم و ارزش کاربردی گسترده است.

یک تیم تحقیقاتی در چین یک طرح ادغام فاز کریستال سلنید گالیم لایه ای را با فیبر میکرو نانو پیشنهاد کرده است. با بهره گیری از غیر خطی مرتبه دوم و مرتبه طولانی از کریستال های سلنید گالیم ، یک فرآیند تبدیل هرمونیک با طیف گسترده و فرکانس چند فرکانس تحقق می یابد ، ارائه یک راه حل جدید برای تقویت فرآیندهای چند پارامتری در فیبر و تهیه پهنای باند دوم هارمونیک دوم هارمونیک دوممنابع نوربشر تحریک کارآمد اثر فرکانس هارمونیک دوم و جمع دوم در این طرح عمدتاً به سه شرط کلیدی زیر بستگی دارد: فاصله تعامل با نور طولانی بین گالیم سلنید وفیبر میکرو نانو، غیر خطی مرتبه دوم و مرتبه طولانی مدت از کریستال سلنید گالیم لایه لایه ، و شرایط تطبیق فاز فرکانس اساسی و فرکانس حالت دو برابر رضایت دارند.

در این آزمایش ، فیبر میکرو نانو تهیه شده توسط سیستم Tapering Scanning Flame دارای یک منطقه مخروطی یکنواخت به ترتیب میلی متر است که طول عمل غیرخطی طولانی برای نور پمپ و موج هارمونیک دوم را فراهم می کند. قطبش غیرخطی مرتبه دوم کریستال سلنید گالیم یکپارچه از 170 بعد از ظهر در ولت است که بسیار بالاتر از قطبش غیرخطی ذاتی فیبر نوری است. علاوه بر این ، ساختار مرتب شده با برد طولانی از کریستال سلنید گالیم ، تداخل فاز مداوم هارمونیک های دوم را تضمین می کند و بازی کامل را به نفع طول عمل غیرخطی بزرگ در فیبر میکرو نانو ارائه می دهد. مهمتر از همه ، تطبیق فاز بین حالت پایه نوری پمپاژ (HE11) و حالت دوم مرتبه هارمونیک (EH11 ، HE31) با کنترل قطر مخروط و سپس تنظیم پراکندگی موجبر در هنگام تهیه فیبر میکرو نانو تحقق می یابد.

شرایط فوق پایه و اساس تحریک باند کارآمد و گسترده هارمونیک دوم در فیبر میکرو نانو را فراهم می کند. این آزمایش نشان می دهد که خروجی هارمونیک های دوم در سطح Nanowatt می تواند در زیر پمپ لیزر پالس Picosecond 1550 نانومتر حاصل شود ، و هارمونیک دوم نیز می تواند به طور مؤثر تحت پمپ لیزر مداوم با همان طول موج هیجان زده شود و قدرت آستانه به اندازه چند صد مایکروات (شکل 1) کم است. علاوه بر این ، هنگامی که چراغ پمپ به سه طول موج مختلف لیزر مداوم (1270/1550/1590 نانومتر) ، سه هارمونیک دوم (2W1 ، 2W2 ، 2W3) و سه سیگنال فرکانس جمع (W1+W2 ، W1+W3 ، W2+W3) در هر یک از شش طول موج فرکانس مشاهده می شود. با تعویض نور پمپ با یک منبع نور دیود (سورتمه ای) فوق العاده رادیو با پهنای باند 79.3 نانومتر ، یک هارمونیک دوم با طیف گسترده با پهنای باند 28.3 نانومتر تولید می شود (شکل 2). علاوه بر این ، اگر می توان از فناوری رسوب بخار شیمیایی برای جایگزینی فناوری انتقال خشک در این مطالعه استفاده کرد و می توان لایه های کمتری از کریستال های سلنید گالیم را روی سطح فیبر میکرو نانو در مسافت های طولانی رشد داد ، انتظار می رود که راندمان تبدیل هارمونیک دوم بهبود یابد.

شکل 1 سیستم تولید هارمونیک دوم و منجر به ساختار تمام فیبر می شود

شکل 2 اختلاط طول چند موج و هارمونیک های دوم طیف گسترده تحت پمپاژ نوری مداوم