Excitació de segons harmònics en un ampli espectre

Excitació de segons harmònics 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 per part dels investigadors, basant-se en el segon harmònic i els efectes de freqüència, produïts des de la banda ultraviolada extrema fins a l'infraroig llunyà.làsers, va promoure enormement el desenvolupament del làser,òpticprocessament d'informació, imatges microscòpiques d'alta resolució i altres camps. Segons les tecnologies no linealsòpticai 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 medis simètrics d'inversió no central. Com a efecte no lineal de segon ordre més bàsic, els segons harmònics dificulten enormement la seva generació i ús eficaç 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 coincidència de 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 de 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 bombament de femtosegons amb una potència màxima molt alta. Per tant, la generació d'efectes òptics no lineals de segon ordre en estructures de fibra òptica i la millora de l'eficiència de conversió, especialment la generació de segons harmònics d'ampli espectre 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 de recerca a la Xina ha proposat un esquema d'integració de fase cristal·lina de selenur de gal·li en capes amb micro-nanofibra. Aprofitant l'alta no linealitat de segon ordre i l'ordenació de llarg abast dels cristalls de selenur de gal·li, es realitza un procés d'excitació de segon harmònic d'ampli espectre i conversió multifreqüència, proporcionant una nova solució per a la millora dels processos multiparamètrics en fibra i la preparació de segon harmònics de banda ampla.fonts de llumL'excitació eficient del segon harmònic i l'efecte de freqüència de 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 ifibra micro-nano, es compleixen l'alta no linealitat de segon ordre i l'ordre de llarg abast del cristall de selenur de gal·li en capes, i les condicions de coincidència de fase de la freqüència fonamental i el mode de duplicació de freqüència.

En l'experiment, la fibra micro-nano preparada pel sistema de conificació d'escaneig de flama té una regió de con uniforme de l'ordre del mil·límetre, que proporciona una llarga longitud d'acció no lineal per a la llum de bombament 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 més alta que 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, aprofitant al màxim l'avantatge de la gran longitud d'acció no lineal de la fibra micro-nano. Més important encara, la coincidència de fase entre el mode base òptic de bombament (HE11) i el mode de segon harmònic d'ordre alt (EH11, HE31) es realitza controlant el diàmetre del con i després regulant la dispersió de la guia d'ones durant la preparació de la fibra micro-nano.

Les condicions anteriors estableixen les bases per a l'excitació eficient i de banda ampla dels segons harmònics en fibra micro-nano. L'experiment mostra que la sortida de segons harmònics al nivell de nanowatts es pot aconseguir sota la bomba làser de pols de picosegons de 1550 nm, i els segons harmònics també es poden excitar eficientment sota la bomba làser contínua de la mateixa longitud d'ona, i la potència llindar és tan baixa com uns quants centenars de microwatts (Figura 1). A més, quan la llum de la bomba s'estén a tres longituds d'ona diferents del làser continu (1270/1550/1590 nm), s'observen tres segons harmònics (2w1, 2w2, 2w3) i tres senyals de freqüència de suma (w1+w2, w1+w3, w2+w3) 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 ultraradiant (SLED) amb un ample de banda de 79,3 nm, es genera un segon harmònic d'ampli espectre amb un ample de banda de 28,3 nm (Figura 2). A més, si la tecnologia de deposició química de vapor es pot utilitzar per substituir la tecnologia de transferència seca en aquest estudi, i es poden cultivar menys capes de cristalls de selenur de gal·li a la superfície de la micro-nanofibra a llargues distàncies, s'espera que l'eficiència de conversió del segon harmònic millori encara més.

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

Figura 2 Mescla de múltiples longituds d'ona i segons harmònics d'ampli espectre sota bombament òptic continu