Kích thích hài hòa thứ hai trong một quang phổ rộng
Kể từ khi phát hiện ra các hiệu ứng quang phi tuyến bậc hai trong những năm 1960, cho đến nay, đã tạo ra sự quan tâm rộng rãi của các nhà nghiên cứu, dựa trên các hiệu ứng điều hòa thứ hai và tần số, đã tạo ra từ cực tím đến dải hồng ngoại xa củaLaser, thúc đẩy rất nhiều sự phát triển của laser,quang họcXử lý thông tin, hình ảnh kính hiển vi độ phân giải cao và các trường khác. Theo phi tuyếnquang họcVà lý thuyết phân cực, hiệu ứng quang phi tuyến chẵn có liên quan chặt chẽ đến đối xứng tinh thể và hệ số phi tuyến không chỉ bằng không trong phương tiện đối xứng đảo ngược không tập trung. Là hiệu ứng phi tuyến bậc hai cơ bản nhất, sóng hài thứ hai cản trở việc tạo ra chúng và sử dụng hiệu quả trong sợi thạch anh vì dạng vô định hình và sự đối xứng của đảo ngược trung tâm. Hiện tại, các phương pháp phân cực (phân cực quang học, phân cực nhiệt, phân cực điện trường) có thể phá hủy nhân tạo sự đối xứng của trung tâm vật liệu của sợi quang và cải thiện hiệu quả tính phi tuyến thứ hai của sợi quang. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi công nghệ chuẩn bị phức tạp và đòi hỏi, và chỉ có thể đáp ứng các điều kiện phù hợp pha ở các bước sóng riêng biệt. Vòng cộng hưởng sợi quang dựa trên chế độ tường Echo giới hạn sự kích thích phổ rộng của sóng hài thứ hai. Bằng cách phá vỡ sự đối xứng của cấu trúc bề mặt của sợi, các sóng hài thứ hai bề mặt trong sợi cấu trúc đặc biệt được tăng cường ở một mức độ nhất định, nhưng vẫn phụ thuộc vào xung bơm femtosecond với công suất cực đại rất cao. Do đó, việc tạo ra các hiệu ứng quang học phi tuyến bậc hai trong các cấu trúc sợi toàn bộ và cải thiện hiệu quả chuyển đổi, đặc biệt là việc tạo ra các sóng hài thứ hai phổ rộng trong công suất thấp, bơm quang liên tục, là những vấn đề cơ bản cần được giải quyết trong lĩnh vực của các thiết bị và thiết bị ứng dụng quan trọng.
Một nhóm nghiên cứu ở Trung Quốc đã đề xuất một kế hoạch tích hợp pha tinh thể gallium selenide với sợi micro-nano. Bằng cách tận dụng các tinh thể phi tuyến thứ hai bậc hai cao và thứ tự dài của các tinh thể gallen selenide, một kích thích sóng hài hai phổ rộng và quá trình chuyển đổi đa tần số được thực hiện, cung cấp một giải pháp mới để tăng cườngnguồn sáng. Sự kích thích hiệu quả của hiệu ứng tần số điều hòa và tổng thứ hai trong sơ đồ chủ yếu phụ thuộc vào ba điều kiện chính sau: Khoảng cách tương tác ánh sáng dài giữa gallium selenide vàSợi micro-nano, Tính phi tuyến bậc hai và thứ tự tầm xa của tinh thể selenide phân lớp cao, và các điều kiện phù hợp pha của chế độ tần số cơ bản và chế độ nhân đôi tần số được thỏa mãn.
Trong thí nghiệm, sợi micro-nano được điều chế bởi hệ thống thon quét ngọn lửa có vùng hình nón đồng đều theo thứ tự milimet, cung cấp chiều dài hành động phi tuyến dài cho đèn bơm và sóng điều hòa thứ hai. Độ phân cực phi tuyến bậc hai của tinh thể gallium selenide tích hợp vượt quá 170 pm/v, cao hơn nhiều so với độ phân cực phi tuyến bên trong của sợi quang. Hơn nữa, cấu trúc theo thứ tự tầm xa của tinh thể gallium selenide đảm bảo sự can thiệp pha liên tục của sóng hài thứ hai, tạo ra toàn bộ lợi thế của chiều dài hành động phi tuyến lớn trong sợi micro-nano. Quan trọng hơn, sự kết hợp pha giữa chế độ cơ sở quang bơm (HE11) và chế độ thứ tự điều hòa thứ hai (EH11, HE31) được thực hiện bằng cách kiểm soát đường kính hình nón và sau đó điều chỉnh sự phân tán ống dẫn sóng trong quá trình chuẩn bị sợi micro-nano.
Các điều kiện trên đặt nền tảng cho sự kích thích hiệu quả và rộng của các sóng hài thứ hai trong sợi micro-nano. Thí nghiệm cho thấy đầu ra của sóng hài thứ hai ở cấp độ nanowatt có thể đạt được dưới bơm laser xung picosecond 1550nm, và sóng hài thứ hai cũng có thể được kích thích hiệu quả dưới bơm laser liên tục có cùng bước sóng và công suất ngưỡng thấp là thấp vài trăm microwatts (Hình 1). Hơn nữa, khi đèn bơm được mở rộng đến ba bước sóng khác nhau của laser liên tục (1270/1550/1590nm), ba sóng hài thứ hai (2W1, 2W2, 2W3) và ba tín hiệu tần số tổng (W1+W2, W1+W3, W2+W3) Bằng cách thay thế đèn bơm bằng nguồn ánh sáng phát sáng ánh sáng (trượt) cực kỳ gốc với băng thông là 79,3nm, sóng hài thứ hai phổ rộng với băng thông là 28,3nm được tạo ra (Hình 2). Ngoài ra, nếu công nghệ lắng đọng hơi hóa học có thể được sử dụng để thay thế công nghệ chuyển khô trong nghiên cứu này, và ít lớp tinh thể gallen selenide có thể được phát triển trên bề mặt sợi micro-nano trên khoảng cách dài, hiệu quả chuyển đổi điều hòa thứ hai dự kiến sẽ được cải thiện hơn nữa.
QUẢ SUNG. Hệ thống tạo điều hòa 1 giây và dẫn đến cấu trúc sợi tất cả
Hình 2 Trộn đa bước sóng và sóng hài thứ hai phổ rộng dưới bơm quang liên tục
Thời gian đăng: Tháng 5 -20-2024