Узбуджэнне другой гармонікі ў шырокім спектры

Узбуджэнне другой гармонікі ў шырокім спектры

З моманту выяўлення нелінейных аптычных эфектаў другога парадку ў 1960-я гады выклікала вялікую цікавасць даследчыкаў, на аснове другой гарманічнай і частотлазеры, значна прасоўваў развіццё лазера,аптычныАпрацоўка інфармацыі, мікраскапічная візуалізацыя з высокім дазволам і іншыя палі. Паводле нелінейнагаоптыкаі тэорыя палярызацыі, роўны парадак нелінейнага аптычнага эфекту цесна звязаны з крыштальнай сіметрыяй, а нелінейны каэфіцыент не роўны нулю толькі ў нецэнтральнай інверсійнай сіметрычнай асяроддзі. Як самы асноўны нелінейны эфект другога парадку, другая гармоніка значна перашкаджае іх генерацыі і эфектыўнаму выкарыстанню ў кварцавым валакнах з-за аморфнай формы і сіметрыі інверсіі цэнтра. У цяперашні час метады палярызацыі (аптычная палярызацыя, цеплавая палярызацыя, палярызацыя электрычнага поля) могуць штучна знішчыць сіметрыю інверсіі аптычнага валакна матэрыялу і эфектыўна палепшыць нелінейнасць аптычнага валакна другога парадку. Аднак гэты метад патрабуе складанай і патрабавальнай тэхналогіі падрыхтоўкі, і можа адпавядаць толькі квазіфазным умовам узгаднення на дыскрэтных даўжынях хваль. Аптычнае рэзананснае кольца на аснове рэха -насценнага рэжыму абмяжоўвае ўзбуджэнне шырокага спектру другой гармонікі. Разбіваючы сіметрыю структуры паверхні валакна, павярхоўная другая гармоніка ў спецыяльнай структуры валакна ў пэўнай ступені ўзмацняецца, але ўсё яшчэ залежыць ад імпульсу помпы фемтосекунд з вельмі высокай пікавай магутнасцю. Такім чынам, генерацыя нелінейных аптычных эфектаў другога парадку ў структурах усіх валокнаў і паляпшэнне эфектыўнасці пераўтварэння, асабліва ў генерацыі другой гармонікі шырокага спектру ў нізкай магутнасці, бесперапыннай аптычнай помпай, з'яўляюцца асноўнымі праблемамі, якія трэба вырашыць у галіне нелінейнай оптыкі і прыбораў валокнаў і мець важную навуковую значнасць і шырокую каштоўнасць прымянення.

Даследчая група ў Кітаі прапанавала слаістую схему інтэграцыі крышталічнай фазы галію з мікра-нано валакна. Скарыстаўшыся высокай нелінейнасцю другога парадку і ўпарадкаваннем крышталяў селеніду галію, рэалізуецца шырокаму спектнаму ўзбуджэнню другога гарманічнага ўзбуджэння і працэсу пераўтварэння шматкарыстальніцкіх, што забяспечвае новае рашэнне для ўзмацнення шматпараметрычных працэсаў у абалоніне і падрыхтоўку шырокапалоснай секунды-гарманічнайКрыніцы святла. Эфектыўнае ўзбуджэнне другога ўздзеяння гарманічнага і сумы ў схеме ў асноўным залежыць ад наступных трох ключавых умоў: доўгае ўзаемадзеянне святла паміж селенідам галію івалакно мікранана, нелінейнасць другога парадку і заказ далёкага ўзроўню слаістага крышталя селеніду галію і ўмовы ўзгаднення фазы асноўнай частоты і рэжыму падваення частоты.

У эксперыменце валакна мікранана, прыгатаванае з дапамогай сістэмы звужэння полымя, мае раўнамерную вобласць конусу ў парадку міліметра, якая забяспечвае доўгую нелінейную даўжыню дзеяння для святла помпы і другой гарманічнай хвалі. Нелінейная палярызацыя другога парадку ўбудаванага крышталя селеніду галію перавышае 170 вечара/V, што значна вышэй, чым унутраная нелінейная палярызацыя аптычнага валакна. Больш за тое, далёкая ўпарадкаваная структура крышталя галію селеніду забяспечвае бесперапыннае фазавае ўмяшанне другой гармонікі, што дае поўную гульню на карысць вялікай нелінейнай даўжыні дзеяння ў мікра-нано. Што яшчэ больш важна, супадзенне фазы паміж рэжымам аптычнай базы для помпавання (HE11) і другім гарманічным рэжымам высокага парадку (EH11, HE31) рэалізуецца шляхам кіравання дыяметрам конусу, а затым рэгулюючы дысперсію хвалявода падчас падрыхтоўкі мікрананава-валакна.

Вышэйапісаныя ўмовы ляжаць аснову для эфектыўнага і шырокапалоснага ўзбуджэння другой гармонікі ў мікрананавальным валакна. Эксперымент паказвае, што выхад другой гармонікі на ўзроўні Nanowatt можа быць дасягнуты пад 1550 нм пікасекундным імпульсным лазерным помпай, а другая гарманіка таксама можа быць узрушана ўзбуджана пад бесперапынным лазерным помпай той жа даўжыні хвалі, а магутнасць парога складае да некалькіх сотняў мікраватаў (малюнак 1). Акрамя таго, калі святло помпы пашыраецца на тры розныя даўжыні хваль бесперапыннага лазера (1270/1550/1590 нм), назіраюцца тры секунды гармонікі (2W1, 2W2, 2W3) і тры сігналы частоты (W1+W2, W1+W3, W2+W3) на кожнай з хвалі шасці частот. Замяняючы святло помпы на ультра-радыентнае святлоадбівальнае дыёд (санкі) крыніцы святла з прапускной здольнасцю 79,3 нм, генеруецца шырокі гармонік з прапускной здольнасцю 28,3 нм (мал. 2). Акрамя таго, калі ў гэтым даследаванні можа быць выкарыстана тэхналогія адкладу хімічнага пары для замянення сухога пераносу, і менш пластоў крышталяў галію селеніду можна вырошчваць на паверхні мікрананавалобкі на вялікіх адлегласцях, другая эфектыўнасць гарманічнай канверсіі будзе яшчэ больш палепшана.

Мал. 1 секунду сістэмы генерацыі гарманічных і прыводзіць да структуры ўсіх абалонак

Малюнак 2 Змешванне даўжыні даўжыні і шырокі спектр другога гармоніка пад бесперапыннай аптычнай прапампоўкай