Кең спектрдегі екінші гармоникаларды қоздыру

Кең спектрдегі екінші гармоникаларды қоздыру

1960 жылдары екінші ретті сызықты емес оптикалық эффектілердің ашылуы зерттеушілердің кең қызығушылығын тудырды, әзірге екінші гармоникалық және жиілік эффектілеріне сүйене отырып, экстремалды ультракүлгін сәулелерден алыс инфрақызыл сәулелерге дейінгі жиілік эффектілері анықталды.лазерлерлазердің дамуына үлкен ықпал етті,оптикалықақпаратты өңдеу, жоғары ажыратымдылықтағы микроскопиялық бейнелеу және басқа да салалар. Сызықтық емес сәйкесоптикажәне поляризация теориясы бойынша жұп ретті сызықты емес оптикалық әсер кристалл симметриясымен тығыз байланысты, ал сызықты емес коэффициент тек орталық емес инверсия симметриялы ортада ғана нөлге тең емес. Екінші ретті сызықты емес әсердің ең негізгісі ретінде, екінші гармоникалар аморфты пішіні мен орталық инверсия симметриясына байланысты олардың пайда болуына және кварц талшығында тиімді қолданылуына үлкен кедергі келтіреді. Қазіргі уақытта поляризация әдістері (оптикалық поляризация, жылулық поляризация, электр өрісінің поляризациясы) оптикалық талшықтың материалдық орталық инверсиясының симметриясын жасанды түрде бұзып, оптикалық талшықтың екінші ретті сызықты еместігін тиімді түрде жақсарта алады. Дегенмен, бұл әдіс күрделі және талапшыл дайындау технологиясын қажет етеді және тек дискретті толқын ұзындықтарында квазифазалық сәйкестік шарттарына ғана сәйкес келе алады. Жаңғырық қабырға режиміне негізделген оптикалық талшықтың резонанстық сақинасы екінші гармоникалардың кең спектрлі қозуын шектейді. Талшықтың беттік құрылымының симметриясын бұзу арқылы арнайы құрылымды талшықтағы беттік екінші гармоникалар белгілі бір дәрежеде күшейтіледі, бірақ әлі де өте жоғары шыңдық қуатпен фемтосекундтық сорғы импульсіне тәуелді. Сондықтан, барлық талшықты құрылымдарда екінші ретті сызықты емес оптикалық әсерлерді генерациялау және түрлендіру тиімділігін арттыру, әсіресе төмен қуатты, үздіксіз оптикалық сорғыда кең спектрлі екінші гармоникаларды генерациялау сызықты емес талшықты оптика мен құрылғылар саласында шешілуі қажет негізгі мәселелер болып табылады және маңызды ғылыми маңызға және кең қолдану құндылығына ие.

Қытайдағы зерттеу тобы микронано талшықпен қабатты галлий селениді кристалының фазалық интеграция схемасын ұсынды. Галлий селениді кристалдарының жоғары екінші ретті сызықтық еместігі мен ұзақ қашықтықтағы реттілігін пайдалану арқылы кең спектрлі екінші гармоникалы қоздыру және көп жиілікті түрлендіру процесі жүзеге асырылады, бұл талшықтағы көп параметрлі процестерді жақсарту және кең жолақты екінші гармоникалы технологияны дайындау үшін жаңа шешім ұсынады.жарық көздеріСхемада екінші гармоникалық және қосынды жиілік әсерінің тиімді қоздырылуы негізінен келесі үш негізгі шартқа байланысты: галлий селениді мен арасындағы жарық-материя өзара әрекеттесуінің үлкен қашықтығы.микро-нано талшық, қабатты галлий селенид кристалының жоғары екінші ретті сызықтық еместігі және ұзақ қашықтықтағы реті, және негізгі жиілік пен жиіліктің екі еселену режимінің фазалық сәйкестік шарттары қанағаттандырылады.

Тәжірибеде жалынды сканерлеу конустық жүйесімен дайындалған микронано талшықтың миллиметрлік ретті біркелкі конус аймағы бар, бұл сорғы жарығы мен екінші гармоникалық толқын үшін ұзын сызықты емес әрекет ұзындығын қамтамасыз етеді. Интеграцияланған галлий селениді кристалының екінші ретті сызықты емес поляризациялануы 170 пм/В-тан асады, бұл оптикалық талшықтың өзіндік сызықты емес поляризациялануы деңгейінен әлдеқайда жоғары. Сонымен қатар, галлий селениді кристалының ұзақ қашықтықтағы реттелген құрылымы екінші гармоникалардың үздіксіз фазалық интерференциясын қамтамасыз етеді, микронано талшықтағы үлкен сызықты емес әрекет ұзындығының артықшылығын толық пайдаланады. Ең бастысы, сорғы оптикалық базалық режим (HE11) мен екінші гармоникалық жоғары ретті режим (EH11, HE31) арасындағы фазалық сәйкестік конус диаметрін басқару және содан кейін микронано талшықты дайындау кезінде толқын бағыттаушы дисперсияны реттеу арқылы жүзеге асырылады.

Жоғарыда келтірілген шарттар микронаноталшықтағы екінші гармоникалардың тиімді және кең жолақты қоздыруының негізін қалайды. Тәжірибе көрсеткендей, нановатт деңгейіндегі екінші гармоникалардың шығысына 1550 нм пикосекундтық импульстік лазерлік сорғының көмегімен қол жеткізуге болады, ал екінші гармоникаларды сол толқын ұзындығындағы үздіксіз лазерлік сорғының көмегімен де тиімді қоздыруға болады, ал шекті қуат бірнеше жүз микроваттқа дейін жетеді (1-сурет). Сонымен қатар, сорғы жарығы үздіксіз лазердің үш түрлі толқын ұзындығына (1270/1550/1590 нм) дейін созылған кезде, алты жиілікті түрлендіру толқын ұзындығының әрқайсысында үш секундтық гармоника (2w1, 2w2, 2w3) және үш қосынды жиілік сигналдары (w1+w2, w1+w3, w2+w3) байқалады. Сорғы жарығын өткізу қабілеті 79,3 нм болатын ультрасәулелі жарық шығаратын диод (SLED) жарық көзімен ауыстыру арқылы өткізу қабілеті 28,3 нм болатын кең спектрлі екінші гармоника жасалады (2-сурет). Сонымен қатар, егер осы зерттеуде құрғақ тасымалдау технологиясын ауыстыру үшін химиялық бу тұндыру технологиясын қолдануға болатын болса және микронано талшықтың бетінде ұзақ қашықтықта галлий селениді кристалдарының аз қабаттарын өсіруге болатын болса, екінші гармоникалық түрлендіру тиімділігі одан әрі жақсарады деп күтілуде.

1-СУРЕТ. Екінші гармоникалық генерация жүйесі және толық талшықты құрылымның нәтижесі

2-сурет. Үздіксіз оптикалық айдау кезіндегі көп толқынды араластыру және кең спектрлі екінші гармоникалар.