Кең спектрдегі екінші гармоникалардың қозуы

Кең спектрдегі екінші гармоникалардың қозуы

1960 жылдары екінші ретті сызықты емес оптикалық эффектілер ашылғаннан бері зерттеушілердің үлкен қызығушылығын тудырды, осы уақытқа дейін екінші гармоника және жиілік әсерлеріне сүйене отырып, экстремалды ультракүлгіннен алыс инфрақызыл диапазонға дейін шығарылды.лазерлер, лазердің дамуына үлкен ықпал етті,оптикалықақпаратты өңдеу, жоғары ажыратымдылықтағы микроскопиялық бейнелеу және басқа салалар. Сызықты емес сәйкесоптикажәне поляризация теориясы, жұп ретті сызықты емес оптикалық эффект кристалдық симметриямен тығыз байланысты, ал сызықты емес коэффициент тек орталық емес инверсиялық симметриялық ортада нөлге тең емес. Ең негізгі екінші ретті сызықты емес эффект ретінде екінші гармоникалар аморфты пішіні мен орталық инверсиясының симметриясына байланысты олардың пайда болуына және кварц талшығында тиімді қолданылуына үлкен кедергі келтіреді. Қазіргі уақытта поляризация әдістері (оптикалық поляризация, термиялық поляризация, электр өрісінің поляризациясы) оптикалық талшықтың материал орталығының инверсиясының симметриясын жасанды түрде бұза алады және оптикалық талшықтың екінші ретті сызықты еместігін тиімді түрде жақсарта алады. Дегенмен, бұл әдіс күрделі және талап етілетін дайындау технологиясын талап етеді және тек дискретті толқын ұзындығында квазифазалық сәйкестік шарттарын қанағаттандыра алады. Эхо-қабырға режиміне негізделген оптикалық талшықты резонанстық сақина екінші гармоникалардың кең спектрлі қозуын шектейді. Талшықтың беткі құрылымының симметриясын бұзу арқылы, арнайы құрылым талшықтағы беттік екінші гармоника белгілі бір дәрежеде күшейтіледі, бірақ бәрібір өте жоғары шыңдық қуаты бар фемтосекундтық сорғы импульсіне байланысты. Сондықтан толық талшықты құрылымдарда екінші ретті сызықты емес оптикалық әсерлерді генерациялау және түрлендіру тиімділігін арттыру, әсіресе қуаттылығы аз, үздіксіз оптикалық айдауда кең спектрлі екінші гармоникаларды генерациялау шешуді қажет ететін негізгі мәселелер болып табылады. сызықты емес талшықты оптика және құрылғылар саласында және маңызды ғылыми мәні мен кең қолдану мәні бар.

Қытайдағы зерттеу тобы микро-нано талшықпен қабатталған галлий селениді кристалды фазалық интеграция схемасын ұсынды. Галлий селениді кристалдарының жоғары екінші ретті сызықты еместігі мен ұзақ мерзімді реттілігінің артықшылығын пайдалана отырып, кең спектрлі екінші гармоникалық қозу және көп жиілікті түрлендіру процесі жүзеге асырылады, бұл көп параметрлі процестерді жақсарту үшін жаңа шешімді қамтамасыз етеді. талшықты және кең жолақты екінші гармониканы дайындаужарық көздері. Схемадағы екінші гармоникалық және жиынтық жиілік эффектінің тиімді қозуы негізінен келесі үш негізгі шартқа байланысты: галлий селениді мен галлий арасындағы жарық-материяның өзара әрекеттесуінің ұзақ қашықтығы.микро-нано талшық, қабатталған галлий селениді кристалының екінші ретті жоғары сызықты еместігі және ұзақ диапазондық тәртібі және негізгі жиілік пен жиілікті еселеу режимінің фазалық сәйкестік шарттары қанағаттандырылады.

Тәжірибеде жалынды сканерлеу конус жүйесімен дайындалған микро-нано талшықта миллиметр тәртібінде біркелкі конус аймағы бар, ол сорғы жарығы мен екінші гармоникалық толқын үшін ұзын сызықты емес әрекет ұзындығын қамтамасыз етеді. Интегралды галлий селениді кристалының екінші ретті сызықты емес поляризациялануы 170 пм/В-тан асады, бұл оптикалық талшықтың ішкі сызықты емес поляризациялануынан әлдеқайда жоғары. Сонымен қатар, галлий селениді кристалының ұзақ диапазондағы реттелген құрылымы микро-нано талшықтағы үлкен сызықтық емес әрекет ұзындығының артықшылығына толық ойнай отырып, екінші гармониканың үздіксіз фазалық интерференциясын қамтамасыз етеді. Одан да маңыздысы, айдау оптикалық базалық режимі (HE11) мен екінші гармоникалық жоғары ретті режим (EH11, HE31) арасындағы фазалық сәйкестік конустың диаметрін басқару, содан кейін микро-нано талшықты дайындау кезінде толқын өткізгіш дисперсиясын реттеу арқылы жүзеге асырылады.

Жоғарыда аталған шарттар микро-нано талшықтағы екінші гармоникалардың тиімді және кең жолақты қозуының негізін қалады. Эксперимент нановатт деңгейіндегі екінші гармониканың шығуына 1550 нм пикосекундтық импульстік лазерлік сорғы астында қол жеткізуге болатынын көрсетеді, ал екінші гармониканы бірдей толқын ұзындығының үздіксіз лазерлік сорғы астында тиімді қоздыруға болады және шекті қуат келесідей болады: бірнеше жүз микроваттқа дейін төмен (1-сурет). Әрі қарай, сорғы жарығы үздіксіз лазердің үш түрлі толқын ұзындығына (1270/1550/1590 нм), үш секундтық гармоникаға (2w1, 2w2, 2w3) және үш қосынды жиілік сигналына (w1+w2, w1+w3, w2+) дейін ұзартылған кезде. w3) алты жиілікті түрлендіру толқын ұзындығының әрқайсысында байқалады. Сорғы жарығын өткізу қабілеті 79,3 нм болатын ультра сәулелі жарық диодты (SLED) жарық көзімен ауыстыру арқылы өткізу қабілеті 28,3 нм болатын кең спектрлі екінші гармоника жасалады (2-сурет). Сонымен қатар, егер химиялық бу тұндыру технологиясы осы зерттеуде құрғақ тасымалдау технологиясын ауыстыру үшін пайдаланылуы мүмкін болса және микро-нано талшықтардың бетінде ұзақ қашықтықта галлий селениді кристалдарының азырақ қабаттары өсірілуі мүмкін болса, екінші гармоникалық түрлендіру тиімділігі күтіледі. одан әрі жетілдіру.

ІНЖІР. 1 Екінші гармоникалық генерация жүйесі және барлық талшықты құрылымның нәтижелері

2-сурет Үздіксіз оптикалық айдау кезінде көп толқын ұзындығы араластыру және кең спектрлі екінші гармоникалар