Excitatie van tweede harmonischen in een breed spectrum

Excitatie van tweede harmonischen in een breed spectrum

Sinds de ontdekking van niet-lineaire optische effecten van de tweede orde in de jaren zestig, heeft tot nu toe een brede interesse van onderzoekers gewekt op basis van de tweede harmonische en frequentie-effecten, geproduceerd van de extreme ultraviolet tot de verre infraroodband vanlasers, bevorderde de ontwikkeling van laser aanzienlijk,optischInformatieverwerking, microscopische beeldvorming met hoge resolutie en andere velden. Volgens niet -lineairoptieken polarisatietheorie, het niet-lineaire optische effect van de zelfs orde is nauw verwant aan kristallen symmetrie, en de niet-lineaire coëfficiënt is niet alleen nul in niet-centrale inversiesymmetrische media. Als het meest basale niet-lineaire effect van de tweede orde belemmert de tweede harmonischen hun generatie en effectief gebruik in kwartsvezel vanwege de amorfe vorm en de symmetrie van centrale inversie. Momenteel kunnen polarisatiemethoden (optische polarisatie, thermische polarisatie, elektrische veldpolarisatie) de symmetrie van materiaalcentruminversie van optische vezels kunstmatig vernietigen en de tweede-orde niet-lineariteit van optische vezels effectief verbeteren. Deze methode vereist echter complexe en veeleisende voorbereidingstechnologie en kan alleen voldoen aan de quasi-fase matching-voorwaarden bij discrete golflengten. De optische vezelresonantring op basis van de echo -wandmodus beperkt de brede spectrum -excitatie van tweede harmonischen. Door de symmetrie van de oppervlaktestructuur van de vezel te breken, worden de tweede harmonischen van het oppervlak in de speciale structuurvezel tot op zekere hoogte verbeterd, maar hangt nog steeds af van de femtoseconde pomppuls met een zeer hoog piekvermogen. Daarom zijn het genereren van niet-lineaire optische effecten van de tweede orde in all-vezelstructuren en de verbetering van de conversie-efficiëntie, met name het genereren van breedspectrum tweede harmonischen bij low-power, continu optisch pompen, de basisproblemen die moeten worden opgelost op het gebied van niet-lineaire vezeloptiek en apparaten, en een belangrijke wetenschappelijke significantie en brede applicatiewaarde hebben.

Een onderzoeksteam in China heeft een gelaagd gallium-selenide kristalfase integratieschema met micro-nano-vezel voorgesteld. Door te profiteren van de hoge tweede-orde niet-lineariteit en langeafstandsopdrachten van gallium selenidekristallen, worden een breed spectrum tweede-harmonische excitatie en multi-frequentie-conversieproces gerealiseerd, waardoor een nieuwe oplossing biedt voor de verbetering van multi-parametrische processen in vezel en de voorbereiding van het breedband van de breedband tweede-harmonischLichtbronnen. De efficiënte excitatie van het tweede harmonische en somfrequentie-effect in het schema hangt voornamelijk af van de volgende drie belangrijke omstandigheden: de lange lichtstattere interactie-afstand tussen gallium selenide enmicro-nano-vezel, De hoge tweede-orde niet-lineariteit en langeafstandsvolgorde van het gelaagde gallium-selenide-kristal, en de fase-overeenkomende omstandigheden van de fundamentele frequentie- en frequentie-verdubbelingsmodus zijn voldaan.

In het experiment heeft de micro-nano-vezel bereid door het vlamscanning taps toelopende systeem een ​​uniform kegelgebied in de volgorde van millimeter, dat een lange niet-lineaire werkingslengte biedt voor het pomplicht en de tweede harmonische golf. De tweede-orde niet-lineaire polariseerbaarheid van het geïntegreerde galliumselenide kristal overschrijdt 170 pm/v, wat veel hoger is dan de intrinsieke niet-lineaire polariseerbaarheid van de optische vezel. Bovendien zorgt de geordende structuur op lange afstand van het gallium-selenide-kristal ervoor dat de continue fase-interferentie van de tweede harmonischen, waardoor volledig wordt gespeeld in het voordeel van de grote niet-lineaire actielengte in de micro-nano-vezel. Wat nog belangrijker is, is dat de fase-overeenkomst tussen de optische basismodus (HE11) en de tweede harmonische hoge orde modus (EH11, HE31) wordt gerealiseerd door de kegeldiameter te regelen en vervolgens de golfgeleiderspersie te reguleren tijdens de bereiding van micro-nano-vezel.

De bovenstaande voorwaarden leggen de basis voor de efficiënte en brede excitatie van tweede harmonischen in micro-nano-vezel. Het experiment toont aan dat de output van tweede harmonischen op het nanowattniveau kan worden bereikt onder de 1550 nm picoseconde pulslaserpomp, en de tweede harmonischen kunnen ook efficiënt worden geëxciteerd onder de continue laserpomp van dezelfde golflengte, en het drempelvermogen is zo laag als enkele honderden microwatts (figuur 1). Verder, wanneer het pomplampje wordt uitgebreid tot drie verschillende golflengten van continue laser (1270/1550/1590 nm), worden drie seconden harmonischen (2W1, 2W2, 2W3) en drie somfrequentiesignalen (W1+W2, W1+W3, W2+W3) waargenomen bij elk van de zes frequentieconversie Wavellengths. Door het pomplampje te vervangen door een ultra-radiant lichtemitterende diode (slee) lichtbron met een bandbreedte van 79,3 nm, wordt een wide-spectrum tweede harmonische met een bandbreedte van 28,3 nm gegenereerd (figuur 2). Als chemische dampafzettingstechnologie kan worden gebruikt om de droge overdrachtstechnologie in deze studie te vervangen en minder lagen galliumselenidekristallen kunnen worden gekweekt op het oppervlak van micro-nano-vezels over lange afstanden, wordt de tweede harmonische conversie-efficiëntie naar verwachting verder verbeterd.

Fig. 1 Tweede harmonisch generatiesysteem en resulteert in de structuur van alle vezels

Figuur 2 Multi-golflengte mengen en breedspectrum tweede harmonischen onder continu optisch pompen