넓은 스펙트럼에서 두 번째 고조파의 여기

넓은 스펙트럼에서 두 번째 고조파의 여기

1960 년대 2 차 비선형 광학 효과가 발견 된 이래로, 2 차 고조파 및 주파수 효과를 기반으로 한 연구자들의 관심을 불러 일으켰다.레이저, 레이저의 개발을 크게 홍보하고광학정보 처리, 고해상도 현미경 이미징 및 기타 필드. 비선형에 따르면광학편광 이론, 균일 한 비선형 광학 효과는 결정 대칭과 밀접한 관련이 있으며, 비 중부 반전 대칭 매체에서만 0이 아닙니다. 가장 기본적인 2 차 비선형 효과로서, 두 번째 고조파는 비정질 형태와 중심 반전의 대칭으로 인해 석영 섬유에서 생성과 효과적인 사용을 크게 방해합니다. 현재, 편광 방법 (광학 편광, 열 분극, 전기장 분극)은 광섬유의 재료 중심 반전의 대칭을 인위적으로 파괴하고 광섬유의 2 차 비선형 성을 효과적으로 향상시킬 수있다. 그러나이 방법은 복잡하고 까다로운 준비 기술을 필요로하며, 이산 파장에서만 준상 일치 조건을 충족시킬 수 있습니다. 에코 벽 모드에 기초한 광섬유 공진 고리는 제 2 고조파의 넓은 스펙트럼 여기를 제한한다. 섬유의 표면 구조의 대칭을 파괴함으로써, 특수 구조 파이버의 표면 제 2 고조파는 어느 정도 향상되지만 여전히 매우 높은 피크 전력을 갖는 펨토초 펌프 펄스에 의존한다. 따라서, 모든 섬유 구조에서 2 차 비선형 광학 효과의 생성 및 전환 효율의 개선, 특히 저전력, 연속 광학 펌핑에서 광범위한 두 번째 고조파 생성은 비선형 광섬유 및 장치의 분야에서 해결해야 할 기본적인 문제이며, 중요한 과학적 중요성과 광범위한 응용 값을 가지고 있습니다.

중국의 한 연구팀은 마이크로-나노 섬유를 갖춘 층 갈륨 셀레 나이드 결정 상 통합 체계를 제안했다. 갈륨 셀레 나이드 결정의 높은 2 차 비선형 성 및 장거리 순서를 활용함으로써, 광범위한 2 차 영역 흥분 및 다중 주파수 전환 공정이 실현되어 섬유에서의 다중 파라 메트릭 프로세스의 향상을위한 새로운 솔루션을 제공하고 광대역 2 차 고마일의 제조를 제공합니다.광원. 이 구성에서 제 2 고조파 및 합계 주파수 효과의 효율적인 여기는 주로 다음 세 가지 주요 조건에 따라 다릅니다. 갈륨 셀레 나이드와 갈륨 사이의 긴 광자 상호 작용 거리와마이크로-나노 섬유, 층 갈륨 셀레 나이드 결정의 높은 2 차 비선형 성 및 장거리 차수 및 기본 주파수 및 주파수 배가 모드의 위상 일치 조건이 충족된다.

실험에서, 화염 스캐닝 테이퍼링 시스템에 의해 제조 된 마이크로-나노 섬유는 밀리미터의 순서대로 균일 한 원뿔 영역을 가지며, 이는 펌프 라이트와 제 2 고조파 파를 긴 비선형 동작 길이를 제공한다. 통합 된 갈륨 셀레 나이드 결정의 2 차 비선형 분극성은 170 pm/v를 초과하며, 이는 광섬유의 본질적인 비선형 분극보다 훨씬 높다. 더욱이, 갈륨 셀레 나이드 결정의 장거리 차수 구조는 제 2 고조파의 연속 위상 간섭을 보장하여 마이크로-나노 섬유에서 큰 비선형 동작 길이의 이점을 제공합니다. 더 중요한 것은 펌핑 광학베이스 모드 (HE11)와 제 2 고조파 고차 모드 (EH11, HE31) 사이의 위상과 일치하는 다음 원뿔 직경을 제어 한 다음 마이크로-나노 섬유의 제조 동안 도파관 분산을 조절함으로써 실현된다.

상기 조건은 마이크로-나노 섬유에서 제 2 고조파의 효율적이고 광대역 흥분을위한 토대를 마련했다. 실험은 1550 nm 피코 초 펄스 레이저 펌프에서 나노 와트 레벨에서 두 번째 고조파의 출력이 달성 될 수 있으며, 두 번째 조화 량은 동일한 파장의 연속 레이저 펌프에서 효율적으로 흥분 될 수 있으며, 임계 전력은 수백 마이크로 패트만큼 낮다는 것을 보여줍니다 (그림 1). 또한, 펌프 광이 연속 레이저 (1270/1550/1590 nm)의 3 개의 상이한 파장으로 확장 될 때, 3 초의 고조파 (2W1, 2W2, 2W3) 및 3 개의 합계 신호 (W1+W2, W1+W3, W2+W3)가 6 개의 주파수 전환 길이 각각에서 관찰된다. 펌프 라이트를 대역폭 79.3 nm의 초 라당 광 방출 다이오드 (SLED) 광원으로 대체함으로써 28.3 nm의 대역폭과 넓은 스펙트럼 제 2 고조파가 생성됩니다 (그림 2). 또한,이 연구에서 건조 전달 기술을 대체하는데 화학 기상 증착 기술을 사용하고, 장거리에 걸쳐 마이크로-나노 섬유의 표면에서 갈륨 셀레 나이드 결정의 층이 더 적을 수 있다면, 제 2 고조파 전환 효율은 더욱 향상 될 것으로 예상된다.

무화과. 1 초의 고조파 생성 시스템 및 모든 섬유 구조를 초래합니다.

그림 2 연속 광학 펌핑 하의 다중 파장 믹싱 및 넓은 스펙트럼 제 2 고조파