Msisimko wa harmoniki za pili katika wigo mpana

Msisimko wa harmoniki za pili katika wigo mpana

Tangu ugunduzi wa athari za macho zisizo za mstari wa pili katika miaka ya 1960, umeamsha shauku kubwa ya watafiti, hadi sasa, kulingana na athari za harmonic ya pili, na masafa, imezalisha kutoka kwa miale ya ultraviolet kali hadi bendi ya mbali ya infrared yaleza, ilikuza sana maendeleo ya leza,machousindikaji wa taarifa, upigaji picha wa hadubini wenye ubora wa juu na nyanja zingine. Kulingana na nonlinearmachona nadharia ya upolarishaji, athari ya macho isiyo ya mstari-sawa inahusiana kwa karibu na ulinganifu wa fuwele, na mgawo usio wa mstari si sifuri tu katika vyombo vya habari visivyo vya kati vya upotoshaji. Kama athari ya msingi zaidi isiyo ya mstari ya mpangilio wa pili, harmoniki za pili huzuia sana uzalishaji wao na matumizi yao yenye ufanisi katika nyuzi za quartz kwa sababu ya umbo lisilo na umbo na ulinganifu wa upotoshaji wa katikati. Kwa sasa, mbinu za upolarishaji (upolarishaji wa macho, upolarishaji wa joto, upolarishaji wa uwanja wa umeme) zinaweza kuharibu kisanii ulinganifu wa upolarishaji wa katikati ya nyenzo wa nyuzi za macho, na kuboresha kwa ufanisi upolarishaji usio wa mstari wa pili wa nyuzi za macho. Hata hivyo, njia hii inahitaji teknolojia ngumu na inayohitaji maandalizi, na inaweza kukidhi tu hali ya kulinganisha ya awamu ya nusu katika mawimbi tofauti. Pete ya mwangwi wa nyuzi za macho kulingana na hali ya ukuta wa mwangwi hupunguza msisimko wa wigo mpana wa harmoniki za pili. Kwa kuvunja ulinganifu wa muundo wa uso wa nyuzi, harmoniki za pili za uso katika nyuzi maalum ya muundo huimarishwa kwa kiwango fulani, lakini bado hutegemea mapigo ya pampu ya femtosecond yenye nguvu ya kilele cha juu sana. Kwa hivyo, uzalishaji wa athari za macho zisizo za mstari wa pili katika miundo ya nyuzi zote na uboreshaji wa ufanisi wa ubadilishaji, haswa uzalishaji wa harmoniki za pili za wigo mpana katika kusukuma macho kwa nguvu ndogo, ndio matatizo ya msingi ambayo yanahitaji kutatuliwa katika uwanja wa optiki na vifaa vya nyuzi zisizo za mstari, na zina umuhimu muhimu wa kisayansi na thamani pana ya matumizi.

Timu ya utafiti nchini China imependekeza mpango wa ujumuishaji wa awamu ya fuwele ya gallium selenide yenye tabaka pamoja na nyuzi ndogo ya nano. Kwa kutumia fursa ya kutokuwa na mstari wa juu wa mpangilio wa pili na mpangilio wa masafa marefu wa fuwele za gallium selenide, mchakato wa uchochezi wa pili wa wigo mpana na ubadilishaji wa masafa mengi unatekelezwa, na kutoa suluhisho jipya la uboreshaji wa michakato ya vigezo vingi katika nyuzi na utayarishaji wa harmoniki ya pili ya broadband.vyanzo vya mwanga. Uchochezi mzuri wa athari ya pili ya masafa ya harmonic na jumla katika mpango hutegemea zaidi hali tatu muhimu zifuatazo: umbali mrefu wa mwingiliano wa mwanga-maada kati ya gallium selenide nanyuzi ndogo ya nano, mpangilio wa juu wa mpangilio wa pili usio wa mstari na mpangilio wa masafa marefu wa fuwele ya gallium selenidi yenye tabaka, na hali za ulinganifu wa awamu za hali ya msingi ya masafa na uongezaji wa masafa zimetimizwa.

Katika jaribio hilo, nyuzinyuzi ndogo-nano iliyoandaliwa na mfumo wa kukata mwangaza wa moto ina eneo la koni sare katika mpangilio wa milimita, ambayo hutoa urefu mrefu wa kitendo kisicho cha mstari kwa mwanga wa pampu na wimbi la pili la harmonic. Uwezo wa pili wa polarization usio wa mstari wa fuwele ya gallium selenide iliyojumuishwa unazidi 170 pm/V, ambayo ni kubwa zaidi kuliko uwezo wa ndani wa polarization usio wa mstari wa nyuzi za macho. Zaidi ya hayo, muundo wa mpangilio wa masafa marefu wa fuwele ya gallium selenide huhakikisha kuingiliwa kwa awamu endelevu kwa harmonic za pili, na kutoa uchezaji kamili kwa faida ya urefu mkubwa wa kitendo kisicho cha mstari katika nyuzi ndogo-nano. Muhimu zaidi, ulinganisho wa awamu kati ya hali ya msingi wa macho ya kusukuma (HE11) na hali ya pili ya mpangilio wa juu wa harmonic (EH11, HE31) hugunduliwa kwa kudhibiti kipenyo cha koni na kisha kudhibiti utawanyiko wa mwongozo wa wimbi wakati wa utayarishaji wa nyuzi ndogo-nano.

Masharti yaliyo hapo juu yanaweka msingi wa msisimko wa bendi pana na ufanisi wa harmoniki za pili katika nyuzi ndogo ya nano. Jaribio linaonyesha kwamba matokeo ya harmoniki za pili katika kiwango cha nanowati yanaweza kupatikana chini ya pampu ya leza ya picosecond ya 1550 nm, na harmoniki za pili zinaweza pia kusisimuliwa kwa ufanisi chini ya pampu ya leza inayoendelea ya urefu sawa wa wimbi, na nguvu ya kizingiti ni chini kama maikrowati mia kadhaa (Mchoro 1). Zaidi ya hayo, wakati mwanga wa pampu unapanuliwa hadi urefu wa wimbi tatu tofauti za leza inayoendelea (1270/1550/1590 nm), harmoniki za sekunde tatu (2w1, 2w2, 2w3) na ishara tatu za masafa ya jumla (w1+w2, w1+w3, w2+w3) huzingatiwa katika kila moja ya urefu wa wimbi sita wa ubadilishaji wa masafa. Kwa kubadilisha mwanga wa pampu na chanzo cha mwanga kinachotoa mwangaza mwingi (SLED) chenye kipimo data cha 79.3 nm, usawa wa pili wa wigo mpana wenye kipimo data cha 28.3 nm huzalishwa (Mchoro 2). Zaidi ya hayo, ikiwa teknolojia ya uwekaji wa mvuke wa kemikali inaweza kutumika kuchukua nafasi ya teknolojia ya uhamishaji kavu katika utafiti huu, na tabaka chache za fuwele za gallium selenide zinaweza kupandwa kwenye uso wa nyuzi ndogo-nano kwa umbali mrefu, ufanisi wa pili wa ubadilishaji wa usawa unatarajiwa kuboreshwa zaidi.

Mchoro 1 Mfumo wa pili wa uzalishaji wa harmoniki na matokeo yake ni muundo wa nyuzinyuzi zote

Mchoro 2 Mchanganyiko wa urefu wa mawimbi mengi na harmoniki za sekunde zenye wigo mpana chini ya kusukuma macho mfululizo