Երկրորդ հարմոնիկների գրգռումը լայն սպեկտրում

Երկրորդ հարմոնիկների գրգռումը լայն սպեկտրում

1960-ական թվականներին երկրորդ կարգի ոչ գծային օպտիկական էֆեկտների հայտնաբերումից ի վեր, հետազոտողների լայն հետաքրքրություն է առաջացրել, մինչ օրս, հիմնվելով երկրորդ հարմոնիկայի և հաճախականության էֆեկտների վրա, առաջացել է ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույնից մինչև հեռավոր ինֆրակարմիր տիրույթ։լազերներ, մեծապես նպաստեց լազերի զարգացմանը,օպտիկականտեղեկատվության մշակում, բարձր թույլտվությամբ մանրադիտակային պատկերացում և այլ ոլորտներ: Համաձայն ոչ գծայինօպտիկաև բևեռացման տեսության համաձայն՝ զույգ կարգի ոչ գծային օպտիկական էֆեկտը սերտորեն կապված է բյուրեղային սիմետրիայի հետ, և ոչ գծային գործակիցը զրոյական չէ միայն ոչ կենտրոնական ինվերսիոն սիմետրիկ միջավայրերում: Որպես երկրորդ կարգի ոչ գծային էֆեկտի ամենահիմնական տեսակ, երկրորդ հարմոնիկները մեծապես խոչընդոտում են դրանց առաջացմանը և արդյունավետ օգտագործմանը քվարցային մանրաթելում՝ ամորֆ ձևի և կենտրոնական ինվերսիայի սիմետրիայի պատճառով: Ներկայումս բևեռացման մեթոդները (օպտիկական բևեռացում, ջերմային բևեռացում, էլեկտրական դաշտի բևեռացում) կարող են արհեստականորեն ոչնչացնել օպտիկական մանրաթելի նյութական կենտրոնական ինվերսիայի սիմետրիան և արդյունավետորեն բարելավել օպտիկական մանրաթելի երկրորդ կարգի ոչ գծայինությունը: Այնուամենայնիվ, այս մեթոդը պահանջում է բարդ և պահանջկոտ նախապատրաստման տեխնոլոգիա և կարող է բավարարել միայն կիսաֆազային համապատասխանեցման պայմանները դիսկրետ ալիքի երկարություններում: Արձագանքի պատի ռեժիմի վրա հիմնված օպտիկական մանրաթելի ռեզոնանսային օղակը սահմանափակում է երկրորդ հարմոնիկների լայն սպեկտրի գրգռումը: Մանրաթելի մակերեսային կառուցվածքի սիմետրիան խախտելով՝ հատուկ կառուցվածքի մանրաթելում մակերեսային երկրորդ հարմոնիկները որոշակիորեն ուժեղանում են, բայց դեռևս կախված են շատ բարձր գագաթնակետային հզորությամբ ֆեմտովայրկյանային պոմպի իմպուլսից: Հետևաբար, բոլոր մանրաթելային կառուցվածքներում երկրորդ կարգի ոչ գծային օպտիկական էֆեկտների առաջացումը և փոխակերպման արդյունավետության բարելավումը, մասնավորապես՝ ցածր հզորության, անընդհատ օպտիկական պոմպային պայմաններում լայն սպեկտրի երկրորդ հարմոնիկների առաջացումը, ոչ գծային մանրաթելային օպտիկայի և սարքերի ոլորտում լուծման կարիք ունեցող հիմնական խնդիրներն են, որոնք ունեն կարևոր գիտական ​​նշանակություն և լայն կիրառական արժեք։

Չինաստանում հետազոտական ​​խումբը առաջարկել է շերտավոր գալիումի սելենիդի բյուրեղային փուլային ինտեգրման սխեմա միկրո-նանո մանրաթելի միջոցով: Գալիումի սելենիդի բյուրեղների բարձր երկրորդ կարգի ոչ գծայինությունից և երկարատև դասավորվածությունից օգտվելով՝ իրականացվում է լայն սպեկտրի երկրորդ հարմոնիկ գրգռման և բազմահաճախականության փոխակերպման գործընթաց, որը նոր լուծում է ապահովում մանրաթելում բազմապարամետրիկ պրոցեսների բարելավման և լայնաշերտ երկրորդ հարմոնիկ պատրաստման համար:լույսի աղբյուրներՍխեմայում երկրորդ հարմոնիկի և գումարային հաճախականության էֆեկտի արդյունավետ գրգռումը հիմնականում կախված է հետևյալ երեք հիմնական պայմաններից՝ գալիումի սելենիդի ևմիկրո-նանո մանրաթել, շերտավորված գալիումի սելենիդի բյուրեղի բարձր երկրորդ կարգի ոչ գծայնությունը և երկարատև կարգը, ինչպես նաև հիմնական հաճախականության և հաճախականության կրկնապատկման ռեժիմի փուլային համապատասխանության պայմանները բավարարված են։

Փորձի ընթացքում, բոցի սկանավորման կոնաձև համակարգով պատրաստված միկրո-նանո մանրաթելն ունի միլիմետրի կարգի միատարր կոնաձև շրջան, որը ապահովում է պոմպային լույսի և երկրորդ հարմոնիկ ալիքի համար երկար ոչ գծային գործողության երկարություն: Ինտեգրված գալիումի սելենիդի բյուրեղի երկրորդ կարգի ոչ գծային բևեռացումը գերազանցում է 170 պմ/Վ-ն, որը շատ ավելի բարձր է, քան օպտիկական մանրաթելի ներքին ոչ գծային բևեռացումը: Ավելին, գալիումի սելենիդի բյուրեղի երկարատև կարգավորված կառուցվածքը ապահովում է երկրորդ հարմոնիկների անընդհատ փուլային ինտերֆերենցիան՝ լիարժեքորեն օգտագործելով միկրո-նանո մանրաթելում մեծ ոչ գծային գործողության երկարությունը: Ավելի կարևոր է, որ պոմպային օպտիկական հիմնական ռեժիմի (HE11) և երկրորդ հարմոնիկ բարձր կարգի ռեժիմի (EH11, HE31) միջև փուլային համապատասխանեցումը իրականացվում է կոնի տրամագիծը կառավարելով, ապա կարգավորելով ալիքատարի ցրումը միկրո-նանո մանրաթելի պատրաստման ընթացքում:

Վերոնշյալ պայմանները հիմք են հանդիսանում միկրո-նանո մանրաթելում երկրորդ հարմոնիկների արդյունավետ և լայնաշերտ գրգռման համար: Փորձը ցույց է տալիս, որ նանովատտ մակարդակում երկրորդ հարմոնիկների ելքը կարող է իրականացվել 1550 նմ պիկովարկյանային իմպուլսային լազերային պոմպի միջոցով, և երկրորդ հարմոնիկները կարող են նաև արդյունավետորեն գրգռվել նույն ալիքի երկարության անընդհատ լազերային պոմպի միջոցով, և շեմային հզորությունը մի քանի հարյուր միկրովատտ է (Նկար 1): Ավելին, երբ պոմպի լույսը տարածվում է անընդհատ լազերի երեք տարբեր ալիքի երկարությունների վրա (1270/1550/1590 նմ), վեց հաճախականության փոխակերպման ալիքի երկարություններից յուրաքանչյուրում դիտվում են երեք վայրկյանային հարմոնիկներ (2w1, 2w2, 2w3) և երեք գումարային հաճախականության ազդանշաններ (w1+w2, w1+w3, w2+w3): Պոմպի լույսը 79.3 նմ թողունակությամբ գերճառագայթող լույս արձակող դիոդով (SLED) լույսի աղբյուրով փոխարինելով՝ առաջանում է լայն սպեկտրի երկրորդ հարմոնիկ՝ 28.3 նմ թողունակությամբ (Նկար 2): Բացի այդ, եթե այս ուսումնասիրության մեջ քիմիական գոլորշու նստեցման տեխնոլոգիան կարող է օգտագործվել չոր փոխանցման տեխնոլոգիան փոխարինելու համար, և միկրո-նանո մանրաթելի մակերեսին երկար հեռավորությունների վրա կարելի է աճեցնել գալիումի սելենիդի բյուրեղների ավելի քիչ շերտեր, ապա երկրորդ հարմոնիկ փոխակերպման արդյունավետությունը, ենթադրվում է, որ ավելի կբարելավվի։

ՆԿ. 1 Երկրորդ հարմոնիկի գեներացման համակարգ և արդյունքներ՝ ամբողջությամբ մանրաթելային կառուցվածքի

Նկար 2. Բազմալիքային խառնուրդ և լայն սպեկտրի երկրորդ հարմոնիկներ շարունակական օպտիկական պոմպի պայմաններում