Excitació de segon harmònic en un ampli espectre

Excitació de segon harmònic en un ampli espectre

Des del descobriment dels efectes òptics no lineals de segon ordre a la dècada de 1960, ha despertat un gran interès dels investigadors, fins ara, basant-se en el segon harmònic, i els efectes de freqüència, s'ha produït des de l'ultraviolat extrem fins a la banda infraroja llunyana delàsers, va promoure molt el desenvolupament del làser,òpticaprocessament de la informació, imatges microscòpiques d'alta resolució i altres camps. Segons no linealòpticai la teoria de la polarització, l'efecte òptic no lineal d'ordre parell està estretament relacionat amb la simetria del cristall, i el coeficient no lineal no és zero només en mitjans simètrics d'inversió no central. Com a efecte no lineal de segon ordre més bàsic, els segons harmònics dificulten molt la seva generació i ús efectiu en fibra de quars a causa de la forma amorfa i la simetria de la inversió del centre. Actualment, els mètodes de polarització (polarització òptica, polarització tèrmica, polarització del camp elèctric) poden destruir artificialment la simetria de la inversió del centre del material de la fibra òptica i millorar eficaçment la no linealitat de segon ordre de la fibra òptica. Tanmateix, aquest mètode requereix una tecnologia de preparació complexa i exigent, i només pot complir les condicions de concordança quasi-fase a longituds d'ona discretes. L'anell ressonant de fibra òptica basat en el mode de paret d'eco limita l'excitació d'ampli espectre dels segons harmònics. En trencar la simetria de l'estructura superficial de la fibra, els segons harmònics superficials de la fibra d'estructura especial es milloren fins a cert punt, però encara depenen del pols de la bomba de femtosegon amb una potència màxima molt alta. Per tant, la generació d'efectes òptics no lineals de segon ordre en estructures de totes les fibres i la millora de l'eficiència de conversió, especialment la generació de segon harmònic d'espectre ampli en bombament òptic continu de baixa potència, són els problemes bàsics que cal resoldre. en el camp de la fibra òptica i els dispositius no lineals, i tenen una importància científica important i un ampli valor d'aplicació.

Un equip d'investigació a la Xina ha proposat un esquema d'integració de fase cristal·lina de seleniur de gal·li en capes amb fibra micro-nano. Aprofitant l'alta no linealitat de segon ordre i l'ordenació a llarg abast dels cristalls de selenur de gal·li, es realitza un procés d'excitació de segon harmònic d'ampli espectre i de conversió multifreqüència, proporcionant una nova solució per a la millora dels processos multiparamètrics en fibra i la preparació de la segona harmònica de banda amplafonts de llum. L'excitació eficient del segon harmònic i l'efecte de la freqüència suma en l'esquema depèn principalment de les tres condicions clau següents: la llarga distància d'interacció llum-matèria entre el selenur de gal·li imicro-nano fibra, es compleixen l'alta no linealitat de segon ordre i l'ordre de llarg abast del cristall de seleniur de gal·li en capes i les condicions de concordança de fase del mode de duplicació de freqüència i freqüència fonamental.

En l'experiment, la micro-nano fibra preparada pel sistema de rastreig de flama té una regió de con uniforme de l'ordre del mil·límetre, que proporciona una llargada longitud d'acció no lineal per a la llum de la bomba i la segona ona harmònica. La polarització no lineal de segon ordre del cristall de selenur de gal·li integrat supera els 170 pm/V, que és molt superior a la polarització no lineal intrínseca de la fibra òptica. A més, l'estructura ordenada de llarg abast del cristall de selenur de gal·li garanteix la interferència de fase contínua dels segons harmònics, donant un joc total a l'avantatge de la gran longitud d'acció no lineal de la fibra micro-nano. Més important encara, la concordança de fase entre el mode de base òptica de bombeig (HE11) i el mode d'ordre alt de segon harmònic (EH11, HE31) es realitza controlant el diàmetre del con i, a continuació, regulant la dispersió de la guia d'ona durant la preparació de micro-nano fibra.

Les condicions anteriors posen les bases per a l'excitació eficient i de banda ampla dels segons harmònics en micro-nano fibra. L'experiment mostra que la sortida dels segons harmònics a nivell de nanowatts es pot aconseguir amb la bomba làser de pols de picosegons de 1550 nm, i els segons harmònics també es poden excitar de manera eficient sota la bomba làser contínua de la mateixa longitud d'ona, i la potència llindar és tan baix fins a diversos centenars de microwatts (figura 1). A més, quan la llum de la bomba s'estén a tres longituds d'ona diferents de làser contínu (1270/1550/1590 nm), tres segons harmònics (2w1, 2w2, 2w3) i tres senyals de freqüència suma (w1+w2, w1+w3, w2+). w3) s'observen a cadascuna de les sis longituds d'ona de conversió de freqüència. En substituir la llum de la bomba per una font de llum de díode emissor de llum (SLED) ultra radiant amb una amplada de banda de 79,3 nm, es genera un segon harmònic d'ampli espectre amb una amplada de banda de 28,3 nm (figura 2). A més, si la tecnologia de deposició de vapor químic es pot utilitzar per substituir la tecnologia de transferència en sec en aquest estudi i es poden fer créixer menys capes de cristalls de seleniur de gal a la superfície de la fibra micro-nano a llargues distàncies, s'espera la segona eficiència de conversió harmònica. per millorar encara més.

FIG. 1 Sistema de generació de segon harmònic i resulta en una estructura de fibra

Figura 2 Mescla de diverses longituds d'ona i segon harmònic d'espectre ampli sota bombeig òptic continu