Pagpukaw sa ikaduhang harmonika sa usa ka halapad nga spectrum

Pagpukaw sa ikaduhang harmonika sa usa ka halapad nga spectrum

Sukad sa pagkadiskobre sa second-order nonlinear optical effects niadtong dekada 1960, nakapukaw kini og halapad nga interes sa mga tigdukiduki, ug hangtod karon, base sa second harmonic, ug frequency effects, nga nakamugna gikan sa extreme ultraviolet ngadto sa far infrared band samga laser, dako kaayog ikatabang sa pagpalambo sa laser,optikalpagproseso sa impormasyon, high-resolution microscopic imaging ug uban pang mga natad. Sumala sa nonlinearoptikaug teorya sa polarization, ang even-order nonlinear optical effect suod nga nalambigit sa crystal symmetry, ug ang nonlinear coefficient dili zero lamang sa non-central inversion symmetric media. Isip labing batakang second-order nonlinear effect, ang second harmonics nakababag pag-ayo sa ilang pagmugna ug epektibo nga paggamit sa quartz fiber tungod sa amorphous form ug sa symmetry sa center inversion. Sa pagkakaron, ang mga pamaagi sa polarization (optical polarization, thermal polarization, electric field polarization) mahimong artipisyal nga makaguba sa symmetry sa material center inversion sa optical fiber, ug epektibong makapauswag sa second-order nonlinearity sa optical fiber. Bisan pa, kini nga pamaagi nanginahanglan komplikado ug lisud nga teknolohiya sa pagpangandam, ug makatagbo lamang sa quasi-phase matching conditions sa discrete wavelengths. Ang optical fiber resonant ring nga gibase sa echo wall mode naglimite sa wide spectrum excitation sa second harmonics. Pinaagi sa pagbungkag sa symmetry sa surface structure sa fiber, ang surface second harmonics sa special structure fiber mapalambo sa usa ka piho nga sukod, apan nagsalig gihapon sa femtosecond pump pulse nga adunay taas kaayo nga peak power. Busa, ang pagmugna og second-order nonlinear optical effects sa all-fiber structures ug ang pagpaayo sa conversion efficiency, ilabina ang pagmugna og wide-spectrum second harmonics sa low-power, continuous optical pumping, mao ang mga batakang problema nga kinahanglan sulbaron sa natad sa nonlinear fiber optics ug mga device, ug adunay importante nga siyentipikong kahulugan ug lapad nga aplikasyon.

Usa ka grupo sa mga tigdukiduki sa China ang nagsugyot og usa ka layered gallium selenide crystal phase integration scheme nga adunay micro-nano fiber. Pinaagi sa pagpahimulos sa taas nga second-order nonlinearity ug long-range ordering sa gallium selenide crystals, usa ka wide-spectrum second-harmonic excitation ug multi-frequency conversion process ang natuman, nga naghatag og bag-ong solusyon alang sa pagpalambo sa multi-parametric processes sa fiber ug sa pag-andam sa broadband second-harmonic.mga tinubdan sa kahayagAng episyenteng pagpukaw sa ikaduhang harmonic ug sum frequency effect sa eskema nagdepende sa mosunod nga tulo ka importanteng kondisyon: ang taas nga distansya sa interaksyon sa light-matter tali sa gallium selenide ugmicro-nano nga hibla, natuman ang taas nga second-order nonlinearity ug long-range order sa layered gallium selenide crystal, ug ang phase matching conditions sa fundamental frequency ug frequency doubling mode.

Sa eksperimento, ang micro-nano fiber nga giandam sa flame scanning tapering system adunay uniporme nga cone region nga mga milimetro ang gitas-on, nga naghatag og taas nga nonlinear action length para sa pump light ug sa ikaduhang harmonic wave. Ang second-order nonlinear polarizability sa integrated gallium selenide crystal molapas sa 170 pm/V, nga mas taas kay sa intrinsic nonlinear polarizability sa optical fiber. Dugang pa, ang long-range ordered structure sa gallium selenide crystal nagsiguro sa padayon nga phase interference sa ikaduhang harmonics, nga naghatag og bug-os nga bentaha sa dako nga nonlinear action length sa micro-nano fiber. Mas importante, ang phase matching tali sa pumping optical base mode (HE11) ug sa ikaduhang harmonic high order mode (EH11, HE31) matuman pinaagi sa pagkontrol sa cone diameter ug dayon pag-regulate sa waveguide dispersion atol sa pag-andam sa micro-nano fiber.

Ang mga kondisyon sa ibabaw nagpahimutang sa pundasyon alang sa episyente ug lapad nga band nga pag-excite sa ikaduhang harmonika sa micro-nano fiber. Gipakita sa eksperimento nga ang output sa ikaduhang harmonika sa lebel sa nanowatt makab-ot ubos sa 1550 nm picosecond pulse laser pump, ug ang ikaduhang harmonika mahimo usab nga episyente nga ma-excite ubos sa padayon nga laser pump sa parehas nga wavelength, ug ang threshold power ubos ra sa pipila ka gatos ka microwatts (Figure 1). Dugang pa, kung ang suga sa bomba gipalapdan sa tulo ka lainlaing mga wavelength sa padayon nga laser (1270/1550/1590 nm), tulo ka segundo nga harmonika (2w1, 2w2, 2w3) ug tulo ka sum frequency signal (w1+w2, w1+w3, w2+w3) ang naobserbahan sa matag usa sa unom ka frequency conversion wavelengths. Pinaagi sa pag-ilis sa suga sa bomba sa usa ka ultra-radiant light-emitting diode (SLED) nga tinubdan sa suga nga adunay bandwidth nga 79.3 nm, usa ka lapad nga spectrum ikaduhang harmonika nga adunay bandwidth nga 28.3 nm ang namugna (Figure 2). Dugang pa, kon ang teknolohiya sa chemical vapor deposition magamit aron pulihan ang teknolohiya sa dry transfer niini nga pagtuon, ug mas gamay nga mga lut-od sa gallium selenide crystals ang mapatubo sa ibabaw sa micro-nano fiber sa lagyong mga distansya, ang second harmonic conversion efficiency gilauman nga mouswag pa.

FIG. 1 Ikaduhang harmonic generation system ug miresulta sa all-fiber structure

Hulagway 2 Pagsagol sa multi-wavelength ug wide-spectrum second harmonics ubos sa padayon nga optical pumping