إثارة التوافقيات الثانية في طيف واسع

إثارة التوافقيات الثانية في طيف واسع

نظرًا لأن اكتشاف التأثيرات البصرية غير الخطية من الدرجة الثانية في الستينيات ، أثار اهتمامًا واسعًا للباحثين ، حتى الآن ، استنادًا إلى الآثار التوافقية الثانية ، والتردد ، من النطاق فوق البنفسجي الشديد إلى النطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة منالليزر، روجت بشكل كبير لتطوير الليزر ،بصريمعالجة المعلومات ، التصوير المجهري عالي الدقة وغيرها من المجالات. وفقا للاخطافبصرياتونظرية الاستقطاب ، يرتبط التأثير البصري غير الخطي الترتيب ارتباطًا وثيقًا بالتماثل البلوري ، والمعامل غير الخطي ليس صفرًا فقط في الوسائط المتماثلة غير المركزية. باعتباره التأثير غير الخطي من الدرجة الثانية ، فإن التوافقيات الثانية تعيق توليدها بشكل كبير واستخدامها الفعال في ألياف الكوارتز بسبب الشكل غير المتبلور وتماثل الانعكاس المركز. في الوقت الحاضر ، يمكن أن تدمر طرق الاستقطاب (الاستقطاب البصري ، والاستقطاب الحراري ، والاستقطاب المجال الكهربائي) بشكل مصطنع تناظر انعكاس مركز المواد للألياف الضوئية ، ويحسن بشكل فعال عدم الخطية من الدرجة الثانية للألياف البصرية. ومع ذلك ، تتطلب هذه الطريقة تقنية إعداد معقدة ومطالبة ، ويمكن أن تلبي فقط ظروف مطابقة شبه المرحلة في أطوال موجية منفصلة. يحد حلقة الرنين الألياف الضوئية على أساس وضع جدار الصدى من الإثارة على الطيف الواسع من التوافقيات الثانية. من خلال كسر تناظر بنية السطح للألياف ، يتم تعزيز التوافقيات الثانية السطحية في ألياف الهيكل الخاص إلى حد ما ، ولكن لا يزال يعتمد على نبض مضخة الفمتوثانية مع طاقة ذروة عالية جدًا. لذلك ، فإن توليد التأثيرات البصرية غير الخطية من الدرجة الثانية في جميع الألياف وتحسين كفاءة التحويل ، وخاصة توليد التوافقيات الثانية الواسعة الطيف في الضخ البصري المنخفض ، والضخ البصري المستمر ، هي المشكلات الأساسية التي يجب حلها في مجال البصريات الألياف غير الخطية ، ولديها أهمية علمية مهمة.

اقترح فريق أبحاث في الصين مخطط تكامل طور الكريستال في غاليوم سيلينيد مع ألياف النانو الصغيرة. من خلال الاستفادة من غير الخطية المرتفعة من الدرجة الثانية والترتيب بعيد المدى لبلورات سيلينيد الغاليوم ، يتم تحقيق عملية تحويل مواعيد ثانٍ واسعة الطيف والتحويل متعدد التردد ، مما يوفر حلاً جديدًا لتعزيز العمليات متعددة البراميلمصادر الضوء. يعتمد الإثارة الفعالة لتأثير التردد التوافقي الثاني في المخطط بشكل أساسي على الظروف الرئيسية الثلاثة التالية: مسافة التفاعل الطويلة للضوء بين سيلينيد الغاليوم والألياف الدقيقة النانو، يتم استيفاء غير الخطية المرتفعة من الدرجة الثانية وترتيب طويل المدى لبلورة سيلينيد غاليوم ذات الطبقات ، وظروف مطابقة الطور لتردد التردد الأساسي ووضع مضاعفة التردد.

في التجربة ، تحتوي الألياف الدقيقة النانو التي أعدها نظام المسح الضوئي للهب على منطقة مخروطية موحدة بترتيب ملليمتر ، مما يوفر طولًا طويلًا غير خطي لضوء المضخة والموجة التوافقية الثانية. يتجاوز قابلية الاستقطاب غير الخطية من الدرجة الثانية لبلورة سيلينيد الغاليوم المدمجة 170 مساءً/5 ، وهو أعلى بكثير من الاستقطاب غير الخطوي للألياف البصرية. علاوة على ذلك ، يضمن الهيكل المطلوب طويل المدى لكريستال جاليوم سيلينيد التداخل المستمر للتوافقيات الثانية ، مما يمنح اللعب الكامل لصالح طول الحركة غير الخطية الكبيرة في الألياف النانو الصغيرة. والأهم من ذلك ، يتم تحقيق الطور المتوافق بين وضع الضخ الضوئي (HE11) ووضع الترتيب المتناسق الثاني (EH11 ، HE31) من خلال التحكم في قطر المخروط ثم تنظيم تشتت دليل الموجة أثناء تحضير الألياف النانو الصغيرة.

تضع الشروط المذكورة أعلاه الأساس للإثارة الفعالة والعريضة للتوافقيات الثانية في ألياف النانو الصغيرة. تُظهر التجربة أن ناتج التوافقيات الثانية على مستوى نانوات يمكن تحقيقه تحت مضخة ليزر النبضات البليغة البالغة 1550 نانومتر ، ويمكن أيضًا أن تكون التوافقيات الثانية متحمسة بكفاءة تحت مضخة الليزر المستمرة ذات الطول الموجي نفسه ، وتكون طاقة العتبة منخفضة مثل عدة مئات الميكرووات (الشكل 1). علاوة على ذلك ، عندما يمتد ضوء المضخة إلى ثلاثة أطوال موجية مختلفة من الليزر المستمر (1270/1550/1590 نانومتر) ، تتم مراقبة ثلاث مواوين ثانية (2W1 ، 2W2 ، 2W3) وثلاث إشارات التردد للمجموع (W1+W2 ، W1+W3 ، W2+W3) في كل من أطوال التردد الستة. من خلال استبدال مصباح المضخة بمصدر مصباح للضوء (SLED) الباعث للضوء (SLED) بعرض النطاق الترددي 79.3 نانومتر ، يتم إنشاء توافقي ثاني واسع الطيف مع عرض النطاق الترددي 28.3 نانومتر (الشكل 2). بالإضافة إلى ذلك ، إذا كان من الممكن استخدام تقنية ترسب البخار الكيميائي لاستبدال تقنية النقل الجاف في هذه الدراسة ، ويمكن زراعة عدد أقل من بلورات سيلينيد الغاليوم على سطح الألياف النانوية الصغيرة على مسافات طويلة ، من المتوقع أن يتم تحسين كفاءة التحويل التوافقية الثانية.

تين. 1 نظام توافقي ثانٍ ويؤدي إلى بنية جميع الألياف

الشكل 2 الشكل 2 خلط متعدد الموجة والتوافقيات الثانية واسعة الطيف تحت الضخ البصري المستمر