Anregung der zweiten Harmonischen in einem breiten Spektrum

Anregung der zweiten Harmonischen in einem breiten Spektrum

Seit der Entdeckung der nichtlinearen optischen Effekte zweiter Ordnung in den 1960er Jahren hat sich bisher auf der Grundlage der zweiten Harmonischen und Frequenzeffekte ein breites Interesse der Forscher gewecktLaser, förderte die Entwicklung von Laser stark,optischInformationsverarbeitung, hochauflösende mikroskopische Bildgebung und andere Felder. Nach nichtlinearOptikund Polarisationstheorie ist der nichtlineare optische Effekt mit gerettter Ordnung eng mit der Kristallsymmetrie verwandt, und der nichtlineare Koeffizient ist nicht nur in nicht-zentralen Inversionsmedien Null. Als der nichtlineare Effekt zweiter Ordnung, der zweite Harmonische, behindert ihre Erzeugung und effektive Verwendung in Quarzfasern aufgrund der amorphen Form und der Symmetrie der Zentralinversion erheblich. Gegenwärtig können Polarisationsmethoden (optische Polarisation, thermische Polarisation, elektrische Feldpolarisation) die Symmetrie der materiellen Zentruminversion von optischen Fasern künstlich zerstören und die Nichtlinearität der optischen Faser zweiter Ordnung effektiv verbessern. Diese Methode erfordert jedoch eine komplexe und anspruchsvolle Vorbereitungstechnologie und kann nur die quasi-phasenanpassenden Bedingungen bei diskreten Wellenlängen erfüllen. Der auf dem Echo -Wandmodus basierende faserresonante Ring der optischen Faser begrenzt die breite Spektrumanregung der zweiten Harmonischen. Durch Brechen der Symmetrie der Oberflächenstruktur der Faser werden die zweiten Oberflächenharmonischen in der speziellen Strukturfaser bis zu einem gewissen Grad verstärkt, hängen jedoch immer noch vom Femtosekundenpumpenimpuls mit sehr hoher Spitzenleistung ab. Daher sind die Erzeugung nichtlinearer optischer Effekte zweiter Ordnung in All-Faser-Strukturen und die Verbesserung der Umwandlungseffizienz, insbesondere die Erzeugung von Weitspektrum-Zweitharmonischen bei niedriger Leistung, kontinuierlicher optischer Pumpen, die grundlegenden Probleme, die im Bereich der nichtlinearen Faseroptik und -abfälle gelöst werden müssen, sowie einen wichtigen wissenschaftlichen Signifikanz und den Wert der breiten Anwendungen.

Ein Forschungsteam in China hat ein geschichtete Gallium-Selenid-Kristallphasen-Integrationsschema mit Mikro-Nano-Faser vorgeschlagen. Durch die Nutzung der Nichtlinearität und der Langstreckenordnung von Gallium-Selenid-Kristallen zweiter Ordnung und der Langstreckenordnung von Gallium-Selenid-Kristallen werden ein breitspektrum zweitharmonischer Anregung und Multifrequenzumwandlungsprozess realisiert, was eine neue Lösung für die Verbesserung von multipparametrischen Prozessen bei Faser und die Vorbereitung von Breitband zweitharmonisch bietetLichtquellen. Die effiziente Anregung des zweiten harmonischen und summen Frequenzeffekts im Schema hängt hauptsächlich von den folgenden drei wichtigen Bedingungen ab: dem langen Lichtmeisterwechselwirkungsabstand zwischen Gallium selenid undMikro-Nano-FaserDie nichtlinearische und langfristige Ordnung im zweiten Ordnung des geschichteten Gallium-Selenidkristalls und die Phasenanpassungsbedingungen der grundlegenden Frequenz- und Frequenzverdopplungsmodus sind erfüllt.

In dem Experiment hat die von dem Flammen-Scan-Verjüngung hergestellte Mikro-Nano-Faser eine gleichmäßige Kegelregion in der Größenordnung von Millimeter, die eine lange nichtlineare Aktionslänge für die Pumpenlicht und die zweite harmonische Welle bietet. Die nichtlineare Polarisierbarkeit zweiter Ordnung des integrierten Gallium-Selenidkristalls übersteigt 170 pm/V, was viel höher ist als die intrinsische nichtlineare Polarisierbarkeit der optischen Faser. Darüber hinaus sorgt die langfristig geordnete Struktur des Gallium-Selenidkristalls die kontinuierliche Phaseninterferenz der zweiten Harmonischen und bietet das volle Spiel zum Vorteil der großen nichtlinearen Aktionslänge in der Mikro-Nano-Faser. Noch wichtiger ist, dass die Phasenübereinstimmung zwischen dem optischen Pumpen-Basismodus (HE11) und dem zweiten Harmonischen Modus mit hoher Ordnung (EH11, HE31) durch Steuerung des Kegeldurchmessers und der Regulierung der Wellenleiterdispersion während der Herstellung von Mikro-Nano-Fasern realisiert wird.

Die oben genannten Bedingungen legten die Grundlage für die effiziente und breitliche Anregung der zweiten Harmonischen in Mikro-Nano-Fasern. Das Experiment zeigt, dass die Ausgabe der zweiten Harmonischen auf der Nanowatt -Ebene unter der 1550 nm Picosekunden -Impulslaserpumpe erreicht werden kann, und die zweite Harmonische können auch unter der kontinuierlichen Laserpumpe derselben Wellenlänge effizient angeregt werden, und die Schwellenleistung beträgt nur mehrere hundert Mikrowatts (Abbildung 1). Wenn das Pumpenlicht auf drei verschiedene Wellenlängen des kontinuierlichen Lasers (1270/1550/1590 nm) ausgedehnt wird, werden drei Sekunden -Harmonische (2W1, 2W2, 2W3) und drei Summenfrequenzsignale (W1+W2, W1+W3, W2+W3) bei jeder der sechs Frequenzwellenlänge beobachtet. Durch das Ersetzen des Pumpenlichts durch eine ultra-strahlende Lichtquelle (Light-Emitting Diode) durch eine Bandbreite von 79,3 nm wird eine zweite Harmonik der Breitspektrum mit einer Bandbreite von 28,3 nm erzeugt (Abbildung 2). Wenn die Technologie der chemischen Dampfabscheidung verwendet werden kann, um die Trockenübertragungstechnologie in dieser Studie zu ersetzen, und weniger Schichten von Gallium-Selenidkristallen auf der Oberfläche von Mikro-Nano-Fasern über große Entfernungen gezüchtet werden, wird erwartet, dass die zweite harmonische Umwandlungseffizienz weiter verbessert wird.

FEIGE. 1 Second Harmonic Generation System und führt zur Struktur der gesamten Faser

Abbildung 2 Mehrwellenlängenmischung und Breitspektrum Second Harmonics unter kontinuierlich optischen Pumpen