फराकिलो स्पेक्ट्रममा दोस्रो हार्मोनिक्सको उत्तेजना
१९६० को दशकमा दोस्रो-क्रमको गैर-रेखीय अप्टिकल प्रभावहरूको खोज पछि, अनुसन्धानकर्ताहरूको व्यापक चासो जगाएको छ, अहिलेसम्म, दोस्रो हार्मोनिक र फ्रिक्वेन्सी प्रभावहरूको आधारमा, चरम पराबैंगनीबाट टाढाको इन्फ्रारेड ब्यान्डमा उत्पादन गरिएको छ।लेजरहरूलेजरको विकासलाई धेरै प्रवर्द्धन गर्यो,अप्टिकलसूचना प्रशोधन, उच्च-रिजोल्युसन माइक्रोस्कोपिक इमेजिङ र अन्य क्षेत्रहरू। गैर-रेखीय अनुसारअप्टिक्सर ध्रुवीकरण सिद्धान्त, सम-क्रम गैर-रेखीय अप्टिकल प्रभाव क्रिस्टल सममितिसँग नजिकको सम्बन्ध छ, र गैर-केन्द्रीय उल्टो सममित मिडियामा मात्र गैर-रेखीय गुणांक शून्य हुँदैन। सबैभन्दा आधारभूत दोस्रो-क्रम गैर-रेखीय प्रभावको रूपमा, दोस्रो हार्मोनिक्सले अनाकार रूप र केन्द्र उल्टोको सममितिको कारणले क्वार्ट्ज फाइबरमा तिनीहरूको उत्पादन र प्रभावकारी प्रयोगमा ठूलो बाधा पुर्याउँछ। हाल, ध्रुवीकरण विधिहरू (अप्टिकल ध्रुवीकरण, थर्मल ध्रुवीकरण, विद्युतीय क्षेत्र ध्रुवीकरण) ले अप्टिकल फाइबरको सामग्री केन्द्र उल्टोको सममितिलाई कृत्रिम रूपमा नष्ट गर्न सक्छ, र अप्टिकल फाइबरको दोस्रो-क्रम गैर-रेखीयतालाई प्रभावकारी रूपमा सुधार गर्न सक्छ। यद्यपि, यो विधिलाई जटिल र माग गर्ने तयारी प्रविधि चाहिन्छ, र असक्रिय तरंगदैर्ध्यमा अर्ध-चरण मिल्दो अवस्थाहरू मात्र पूरा गर्न सक्छ। इको भित्ता मोडमा आधारित अप्टिकल फाइबर रेजोनन्ट रिंगले दोस्रो हार्मोनिक्सको फराकिलो स्पेक्ट्रम उत्तेजनालाई सीमित गर्दछ। फाइबरको सतह संरचनाको सममिति तोडेर, विशेष संरचना फाइबरमा सतह दोस्रो हार्मोनिक्स निश्चित हदसम्म बढाइन्छ, तर अझै पनि धेरै उच्च शिखर शक्तिको साथ फेमटोसेकेन्ड पम्प पल्समा निर्भर गर्दछ। त्यसकारण, सबै-फाइबर संरचनाहरूमा दोस्रो-क्रमको गैर-रेखीय अप्टिकल प्रभावहरूको उत्पादन र रूपान्तरण दक्षताको सुधार, विशेष गरी कम-शक्ति, निरन्तर अप्टिकल पम्पिङमा वाइड-स्पेक्ट्रम दोस्रो हार्मोनिक्सको उत्पादन, गैर-रेखीय फाइबर अप्टिक्स र उपकरणहरूको क्षेत्रमा समाधान गर्न आवश्यक आधारभूत समस्याहरू हुन्, र महत्त्वपूर्ण वैज्ञानिक महत्त्व र व्यापक अनुप्रयोग मूल्य छ।
चीनको एक अनुसन्धान टोलीले माइक्रो-न्यानो फाइबरको साथ स्तरित ग्यालियम सेलेनाइड क्रिस्टल चरण एकीकरण योजना प्रस्ताव गरेको छ। ग्यालियम सेलेनाइड क्रिस्टलहरूको उच्च दोस्रो-अर्डर गैर-रेखीयता र लामो-दायरा अर्डरिङको फाइदा उठाएर, एक विस्तृत-स्पेक्ट्रम दोस्रो-हार्मोनिक उत्तेजना र बहु-फ्रिक्वेन्सी रूपान्तरण प्रक्रिया साकार हुन्छ, जसले फाइबरमा बहु-प्यारामेट्रिक प्रक्रियाहरूको वृद्धि र ब्रॉडब्यान्ड दोस्रो-हार्मोनिकको तयारीको लागि नयाँ समाधान प्रदान गर्दछ।प्रकाश स्रोतहरू। योजनामा दोस्रो हार्मोनिक र योग फ्रिक्वेन्सी प्रभावको कुशल उत्तेजना मुख्यतया निम्न तीन प्रमुख अवस्थाहरूमा निर्भर गर्दछ: ग्यालियम सेलेनाइड र बीचको लामो प्रकाश-पदार्थ अन्तरक्रिया दूरीमाइक्रो-न्यानो फाइबर, स्तरित ग्यालियम सेलेनाइड क्रिस्टलको उच्च दोस्रो-क्रम गैर-रेखीयता र लामो-दायरा क्रम, र आधारभूत आवृत्ति र आवृत्ति दोब्बर मोडको चरण मिल्दो अवस्थाहरू सन्तुष्ट छन्।
प्रयोगमा, ज्वाला स्क्यानिङ टेपरिङ प्रणालीद्वारा तयार पारिएको माइक्रो-न्यानो फाइबरमा मिलिमिटरको क्रममा एक समान कोन क्षेत्र हुन्छ, जसले पम्प लाइट र दोस्रो हार्मोनिक तरंगको लागि लामो गैर-रेखीय कार्य लम्बाइ प्रदान गर्दछ। एकीकृत ग्यालियम सेलेनाइड क्रिस्टलको दोस्रो-क्रम गैर-रेखीय ध्रुवीकरण क्षमता १७० pm/V भन्दा बढी छ, जुन अप्टिकल फाइबरको आन्तरिक गैर-रेखीय ध्रुवीकरण क्षमता भन्दा धेरै उच्च छ। यसबाहेक, ग्यालियम सेलेनाइड क्रिस्टलको लामो-दायरा क्रमबद्ध संरचनाले दोस्रो हार्मोनिक्सको निरन्तर चरण हस्तक्षेप सुनिश्चित गर्दछ, जसले माइक्रो-न्यानो फाइबरमा ठूलो गैर-रेखीय कार्य लम्बाइको फाइदालाई पूर्ण खेल दिन्छ। अझ महत्त्वपूर्ण कुरा, पम्पिङ अप्टिकल आधार मोड (HE11) र दोस्रो हार्मोनिक उच्च अर्डर मोड (EH11, HE31) बीचको चरण मिलान कोन व्यास नियन्त्रण गरेर र त्यसपछि माइक्रो-न्यानो फाइबरको तयारीको क्रममा वेभगाइड फैलावटलाई नियमन गरेर प्राप्त गरिन्छ।
माथिका अवस्थाहरूले माइक्रो-न्यानो फाइबरमा दोस्रो हार्मोनिक्सको कुशल र चौडा-ब्यान्ड उत्तेजनाको लागि जग बसाल्छन्। प्रयोगले देखाउँछ कि न्यानोवाट स्तरमा दोस्रो हार्मोनिक्सको आउटपुट १५५० एनएम पिकोसेकेन्ड पल्स लेजर पम्प अन्तर्गत प्राप्त गर्न सकिन्छ, र दोस्रो हार्मोनिक्सलाई पनि उही तरंगदैर्ध्यको निरन्तर लेजर पम्प अन्तर्गत कुशलतापूर्वक उत्तेजित गर्न सकिन्छ, र थ्रेसहोल्ड पावर धेरै सय माइक्रोवाट जत्तिकै कम हुन्छ (चित्र १)। यसबाहेक, जब पम्प लाइटलाई निरन्तर लेजरको तीन फरक तरंगदैर्ध्य (१२७०/१५५०/१५९० एनएम) मा विस्तार गरिन्छ, तीन दोस्रो हार्मोनिक्स (२w१, २w२, २w३) र तीन योग फ्रिक्वेन्सी संकेतहरू (w१+w२, w१+w३, w२+w३) प्रत्येक छ फ्रिक्वेन्सी रूपान्तरण तरंगदैर्ध्यमा अवलोकन गरिन्छ। ७९.३ एनएम ब्यान्डविथ भएको अल्ट्रा-रेडियन्ट लाइट-एमिटिङ डायोड (SLED) प्रकाश स्रोतले पम्प लाइटलाई प्रतिस्थापन गरेर, २८.३ एनएम ब्यान्डविथ भएको वाइड-स्पेक्ट्रम सेकेन्ड हार्मोनिक उत्पन्न हुन्छ (चित्र २)। थप रूपमा, यदि यस अध्ययनमा ड्राई ट्रान्सफर टेक्नोलोजीलाई प्रतिस्थापन गर्न रासायनिक वाष्प निक्षेपण प्रविधि प्रयोग गर्न सकिन्छ, र लामो दूरीमा माइक्रो-न्यानो फाइबरको सतहमा ग्यालियम सेलेनाइड क्रिस्टलका कम तहहरू उब्जाउन सकिन्छ भने, दोस्रो हार्मोनिक रूपान्तरण दक्षतामा थप सुधार हुने अपेक्षा गरिएको छ।
चित्र १ दोस्रो हार्मोनिक जेनेरेसन प्रणाली र परिणामस्वरूप सबै-फाइबर संरचना
चित्र २ निरन्तर अप्टिकल पम्पिङ अन्तर्गत बहु-तरंगदैर्ध्य मिश्रण र चौडा-स्पेक्ट्रम दोस्रो हार्मोनिक्स
पोस्ट समय: मे-२०-२०२४