Eksitasi harmonik kedua dalam spektrum luas
Sejak penemuan efek optik nonlinier orde kedua pada tahun 1960an, telah membangkitkan minat para peneliti, sejauh ini, berdasarkan efek harmonik dan frekuensi kedua, telah dihasilkan dari pita ultraviolet ekstrim hingga inframerah jauh.laser, sangat mendorong pengembangan laser,optikpemrosesan informasi, pencitraan mikroskopis resolusi tinggi dan bidang lainnya. Menurut nonlinieroptikdan teori polarisasi, efek optik nonlinier orde genap berkaitan erat dengan simetri kristal, dan koefisien nonlinier tidak nol hanya pada media simetris inversi non-pusat. Sebagai efek nonlinier orde kedua yang paling dasar, harmonik kedua sangat menghambat pembentukannya dan penggunaan efektifnya dalam serat kuarsa karena bentuk amorf dan simetri inversi pusat. Saat ini, metode polarisasi (polarisasi optik, polarisasi termal, polarisasi medan listrik) dapat secara artifisial menghancurkan simetri inversi pusat material serat optik, dan secara efektif meningkatkan nonlinier orde kedua serat optik. Namun, metode ini memerlukan teknologi persiapan yang rumit dan menuntut, dan hanya dapat memenuhi kondisi pencocokan kuasi-fase pada panjang gelombang diskrit. Cincin resonansi serat optik berdasarkan mode dinding gema membatasi eksitasi spektrum luas harmonik kedua. Dengan memutus simetri struktur permukaan serat, harmonik kedua permukaan dalam serat struktur khusus ditingkatkan sampai batas tertentu, namun masih bergantung pada pulsa pompa femtosecond dengan daya puncak yang sangat tinggi. Oleh karena itu, pembangkitan efek optik nonlinier orde kedua dalam struktur semua serat dan peningkatan efisiensi konversi, terutama pembangkitan harmonik kedua spektrum luas dalam pemompaan optik kontinu berdaya rendah, merupakan masalah dasar yang perlu dipecahkan. di bidang serat optik dan perangkat nonlinier, dan memiliki signifikansi ilmiah yang penting serta nilai aplikasi yang luas.
Sebuah tim peneliti di Cina telah mengusulkan skema integrasi fase kristal galium selenida berlapis dengan serat mikro-nano. Dengan memanfaatkan nonlinier orde kedua yang tinggi dan pemesanan jangka panjang kristal galium selenida, eksitasi harmonik kedua berspektrum luas dan proses konversi multi-frekuensi terwujud, memberikan solusi baru untuk peningkatan proses multi-parametrik di fiber dan persiapan broadband second-harmonicsumber cahaya. Eksitasi efisien efek harmonik dan frekuensi penjumlahan kedua dalam skema terutama bergantung pada tiga kondisi utama berikut: jarak interaksi materi cahaya yang panjang antara galium selenida danserat mikro-nano, nonlinier orde kedua yang tinggi dan tatanan jarak jauh dari kristal galium selenida berlapis, dan kondisi pencocokan fase dari frekuensi dasar dan mode penggandaan frekuensi terpenuhi.
Dalam percobaan, serat mikro-nano yang dibuat dengan sistem lancip pemindaian api memiliki daerah kerucut yang seragam dalam urutan milimeter, yang memberikan panjang aksi nonlinier yang panjang untuk lampu pompa dan gelombang harmonik kedua. Polarisabilitas nonlinier orde kedua dari kristal galium selenida terintegrasi melebihi 170 pm/V, yang jauh lebih tinggi daripada polarisasi nonlinier intrinsik serat optik. Selain itu, struktur kristal galium selenida yang tertata dalam jangka panjang memastikan interferensi fase kontinu dari harmonik kedua, memberikan keuntungan penuh dari panjang aksi nonlinier yang besar dalam serat mikro-nano. Lebih penting lagi, pencocokan fase antara mode basis optik pemompaan (HE11) dan mode harmonik orde tinggi kedua (EH11, HE31) diwujudkan dengan mengontrol diameter kerucut dan kemudian mengatur dispersi pandu gelombang selama persiapan serat mikro-nano.
Kondisi di atas meletakkan dasar bagi eksitasi harmonik kedua yang efisien dan pita lebar dalam serat mikro-nano. Percobaan menunjukkan bahwa keluaran harmonik kedua pada tingkat nanowatt dapat dicapai di bawah pompa laser pulsa pikodetik 1550 nm, dan harmonik kedua juga dapat dibangkitkan secara efisien di bawah pompa laser kontinu dengan panjang gelombang yang sama, dan daya ambang batasnya adalah sebagai serendah beberapa ratus mikrowatt (Gambar 1). Selanjutnya, ketika lampu pompa diperluas ke tiga panjang gelombang laser kontinu yang berbeda (1270/1550/1590 nm), harmonik tiga detik (2w1, 2w2, 2w3) dan tiga sinyal frekuensi penjumlahan (w1+w2, w1+w3, w2+ w3) diamati pada masing-masing dari enam panjang gelombang konversi frekuensi. Dengan mengganti lampu pompa dengan sumber cahaya ultra-radiant light-emitting diode (SLED) dengan bandwidth 79,3 nm, dihasilkan harmonik kedua spektrum lebar dengan bandwidth 28,3 nm (Gambar 2). Selain itu, jika teknologi pengendapan uap kimia dapat digunakan untuk menggantikan teknologi transfer kering dalam penelitian ini, dan lebih sedikit lapisan kristal galium selenida yang dapat ditumbuhkan pada permukaan serat mikro-nano dalam jarak jauh, efisiensi konversi harmonik kedua diharapkan terjadi. untuk lebih ditingkatkan.
ARA. 1 Sistem pembangkitan harmonik kedua dan menghasilkan struktur semua serat
Gambar 2 Pencampuran multi-panjang gelombang dan harmonik kedua spektrum lebar di bawah pemompaan optik terus menerus
Waktu posting: 20 Mei-2024