Ekscito de duaj harmonoj en larĝa spektro

Ekscito de duaj harmonoj en larĝa spektro

Ekde la malkovro de duaordaj nelinearaj optikaj efikoj en la 1960-aj jaroj, ĝi vekis vastan intereson de esploristoj. Ĝis nun, bazitaj sur la dua harmono kaj frekvencaj efikoj, produktitaj de la ekstrema ultraviola ĝis la fora infraruĝa bendo de...laseroj, multe antaŭenigis la disvolviĝon de lasero,optikainformprilaborado, alt-rezolucia mikroskopa bildigo kaj aliaj kampoj. Laŭ nelinearaoptikokaj laŭ la teorio de polarigo, la paraorda nelineara optika efiko estas proksime rilata al kristala simetrio, kaj la nelineara koeficiento ne estas nula nur en necentraj inversaj simetriaj medioj. Kiel la plej baza duaorda nelineara efiko, la duaj harmonoj multe malhelpas ilian generadon kaj efikan uzon en kvarca fibro pro la amorfa formo kaj la simetrio de centra inversio. Nuntempe, polarigaj metodoj (optika polarigo, termika polarigo, elektra kampa polarigo) povas artefarite detrui la simetrion de la materiala centra inversio de optika fibro, kaj efike plibonigi la duagradan nelinearecon de optika fibro. Tamen, ĉi tiu metodo postulas kompleksan kaj postuleman preparteknologion, kaj povas nur plenumi la kvazaŭfazajn kongruajn kondiĉojn ĉe diskretaj ondolongoj. La optika fibra resonanca ringo bazita sur la eĥa mura reĝimo limigas la larĝspektran eksciton de duaj harmonoj. Rompante la simetrion de la surfaca strukturo de la fibro, la surfacaj duaj harmonoj en la specialstruktura fibro estas plifortigitaj ĝis certa grado, sed ankoraŭ dependas de la femtosekunda pumppulso kun tre alta pinta potenco. Tial, la generado de duaordaj nelinearaj optikaj efikoj en tute fibraj strukturoj kaj la plibonigo de konverta efikeco, precipe la generado de larĝspektraj duaj harmonikoj en malalt-potenca, kontinua optika pumpado, estas la bazaj problemoj, kiujn oni devas solvi en la kampo de nelinearaj fibro-optikoj kaj aparatoj, kaj havas gravan sciencan signifon kaj larĝan aplikan valoron.

Esplorteamo en Ĉinio proponis tavoligitan galiumselenidan kristalan fazintegrigan skemon kun mikro-nanofibro. Profitante la altan duagradan nelinearecon kaj longdistancan ordigon de galiumselenidaj kristaloj, oni realigas larĝspektran duagradan eksciton kaj plurfrekvencan konvertan procezon, provizante novan solvon por plibonigi plurparametrajn procezojn en fibro kaj la preparadon de larĝbendaj duagradaj harmoniaj.lumfontojLa efika ekscito de la dua harmono kaj la sumfrekvenca efiko en la skemo ĉefe dependas de la jenaj tri ŝlosilaj kondiĉoj: la longa interagada distanco inter lumo kaj materio inter galiuma selenido kajmikro-nanofibro, la alta duaorda nelineareco kaj longdistanca ordo de la tavoligita galiuma selenida kristalo, kaj la fazaj akordigkondiĉoj de la fundamenta frekvenco kaj frekvenca duobliga reĝimo estas plenumitaj.

En la eksperimento, la mikro-nanofibro preparita per la flama skanada mallarĝiĝa sistemo havas unuforman konusan regionon de milimetroj, kiu provizas longan nelinearan aglongon por la pumplumo kaj la dua harmonika ondo. La duaorda nelineara polarizebleco de la integrita galiuma selenida kristalo superas 170 pm/V, kio estas multe pli alta ol la interna nelineara polarizebleco de la optika fibro. Krome, la longdistanca ordigita strukturo de la galiuma selenida kristalo certigas la kontinuan fazan interferon de la duaj harmonikoj, plene utiligante la grandan nelinearan aglongon en la mikro-nanofibro. Pli grave, la faza kongruigo inter la pumpa optika baza reĝimo (HE11) kaj la dua harmonika altorda reĝimo (EH11, HE31) estas realigita per kontrolado de la konusa diametro kaj poste reguligo de la ondgvidila disperso dum la preparado de la mikro-nanofibro.

La supre menciitaj kondiĉoj metas la fundamenton por efika kaj larĝbenda ekscito de duaj harmonikoj en mikro-nanofibro. La eksperimento montras, ke la eligo de duaj harmonikoj je nanovata nivelo povas esti atingita per 1550 nm pikosekunda pulsa lasera pumpilo, kaj la duaj harmonikoj ankaŭ povas esti efike ekscititaj per kontinua lasera pumpilo de la sama ondolongo, kaj la sojla potenco estas tiel malalta kiel kelkcent mikrovatoj (Figuro 1). Plue, kiam la pumplumo estas etendita al tri malsamaj ondolongoj de kontinua lasero (1270/1550/1590 nm), tri duaj harmonikoj (2w1, 2w2, 2w3) kaj tri sumfrekvencaj signaloj (w1+w2, w1+w3, w2+w3) estas observataj ĉe ĉiu el la ses frekvenckonvertaj ondolongoj. Anstataŭigante la pumpillumon per ultra-radianta lum-elsendanta diodo (SLED) lumfonto kun bendlarĝo de 79.3 nm, oni generas larĝspektran duan harmonon kun bendlarĝo de 28.3 nm (Figuro 2). Krome, se kemia vapora deponada teknologio povus esti uzata por anstataŭigi la sekan transigan teknologion en ĉi tiu studo, kaj malpli da tavoloj de galiumaj selenidkristaloj povus esti kreskigitaj sur la surfaco de mikro-nanofibro trans longaj distancoj, oni atendas, ke la duaharmona konverta efikeco plu pliboniĝos.

FIG. 1 Sistemo por generado de dua harmonio kaj rezultoj en tute fibra strukturo

Figuro 2 Mult-ondolonga miksado kaj larĝ-spektraj duaj harmonoj sub kontinua optika pumpado