Excitación de segundos armónicos en un amplio espectro.

Excitación de segundos armónicos en un amplio espectro.

Desde el descubrimiento de los efectos ópticos no lineales de segundo orden en la década de 1960, ha despertado un gran interés de los investigadores, hasta el momento, basándose en el segundo armónico y en los efectos de frecuencia, se ha producido desde el ultravioleta extremo hasta el infrarrojo lejano.láseres, promovió en gran medida el desarrollo del láser,ópticoprocesamiento de información, imágenes microscópicas de alta resolución y otros campos. Según no linealópticay la teoría de la polarización, el efecto óptico no lineal de orden par está estrechamente relacionado con la simetría del cristal, y el coeficiente no lineal no es cero solo en medios simétricos de inversión no central. Como efecto no lineal de segundo orden más básico, los segundos armónicos dificultan en gran medida su generación y uso efectivo en fibra de cuarzo debido a la forma amorfa y la simetría de la inversión central. En la actualidad, los métodos de polarización (polarización óptica, polarización térmica, polarización de campo eléctrico) pueden destruir artificialmente la simetría de la inversión del centro del material de la fibra óptica y mejorar eficazmente la no linealidad de segundo orden de la fibra óptica. Sin embargo, este método requiere una tecnología de preparación compleja y exigente, y sólo puede cumplir las condiciones de coincidencia de casi fases en longitudes de onda discretas. El anillo resonante de fibra óptica basado en el modo de pared de eco limita la excitación de amplio espectro de segundos armónicos. Al romper la simetría de la estructura superficial de la fibra, los segundos armónicos superficiales en la fibra de estructura especial se mejoran hasta cierto punto, pero aún dependen del pulso de bomba de femtosegundo con una potencia máxima muy alta. Por lo tanto, la generación de efectos ópticos no lineales de segundo orden en estructuras totalmente de fibra y la mejora de la eficiencia de conversión, especialmente la generación de segundos armónicos de amplio espectro en bombeo óptico continuo de baja potencia, son los problemas básicos que deben resolverse. en el campo de dispositivos y fibras ópticas no lineales, y tienen una importante importancia científica y un amplio valor de aplicación.

Un equipo de investigación en China ha propuesto un esquema de integración de fases cristalinas de seleniuro de galio en capas con micronanofibra. Aprovechando la alta no linealidad de segundo orden y el ordenamiento de largo alcance de los cristales de seleniuro de galio, se realiza un proceso de conversión multifrecuencia y excitación de segundo armónico de amplio espectro, lo que proporciona una nueva solución para mejorar los procesos multiparamétricos en fibra y la preparación del segundo armónico de banda anchafuentes de luz. La excitación eficiente del segundo armónico y el efecto de frecuencia suma en el esquema depende principalmente de las siguientes tres condiciones clave: la larga distancia de interacción luz-materia entre el seleniuro de galio ymicro-nano fibra, se satisfacen la alta no linealidad de segundo orden y el orden de largo alcance del cristal de seleniuro de galio en capas, y las condiciones de coincidencia de fase de la frecuencia fundamental y el modo de duplicación de frecuencia.

En el experimento, la micronanofibra preparada por el sistema de estrechamiento de escaneo de llama tiene una región de cono uniforme del orden de milímetros, lo que proporciona una longitud de acción no lineal larga para la luz de la bomba y la segunda onda armónica. La polarizabilidad no lineal de segundo orden del cristal de seleniuro de galio integrado supera los 170 pm/V, que es mucho mayor que la polarizabilidad no lineal intrínseca de la fibra óptica. Además, la estructura ordenada de largo alcance del cristal de seleniuro de galio garantiza la interferencia de fase continua de los segundos armónicos, aprovechando al máximo la ventaja de la gran longitud de acción no lineal en la micronanofibra. Más importante aún, la coincidencia de fases entre el modo de base óptica de bombeo (HE11) y el modo de orden superior del segundo armónico (EH11, HE31) se realiza controlando el diámetro del cono y luego regulando la dispersión de la guía de ondas durante la preparación de la micronanofibra.

Las condiciones anteriores sientan las bases para la excitación eficiente y de banda ancha de segundos armónicos en micronanofibra. El experimento muestra que la salida de segundos armónicos a nivel de nanovatios se puede lograr bajo la bomba láser de pulso de picosegundo de 1550 nm, y los segundos armónicos también se pueden excitar eficientemente bajo la bomba láser continua de la misma longitud de onda, y la potencia umbral es como tan solo varios cientos de microvatios (Figura 1). Además, cuando la luz de la bomba se extiende a tres longitudes de onda diferentes de láser continuo (1270/1550/1590 nm), tres segundos armónicos (2w1, 2w2, 2w3) y tres señales de frecuencia suma (w1+w2, w1+w3, w2+ w3) se observan en cada una de las seis longitudes de onda de conversión de frecuencia. Al reemplazar la luz de la bomba con una fuente de luz de diodo emisor de luz ultrarradiante (SLED) con un ancho de banda de 79,3 nm, se genera un segundo armónico de amplio espectro con un ancho de banda de 28,3 nm (Figura 2). Además, si se puede utilizar la tecnología de deposición química de vapor para reemplazar la tecnología de transferencia seca en este estudio, y se pueden cultivar menos capas de cristales de seleniuro de galio en la superficie de la micronanofibra a largas distancias, se espera una eficiencia de conversión del segundo armónico. para mejorar aún más.

HIGO. 1 Sistema de generación de segundo armónico y resultados en estructura totalmente de fibra.

Figura 2 Mezcla de múltiples longitudes de onda y segundos armónicos de amplio espectro bajo bombeo óptico continuo