Keng spektrdagi ikkinchi garmonikalarning qo'zg'alishi
1960-yillarda ikkinchi darajali chiziqli bo'lmagan optik effektlar kashf etilganidan beri, tadqiqotchilarda keng qiziqish uyg'otdi, hozirgacha ikkinchi garmonikaga asoslanib, chastota effektlari ekstremal ultrabinafshadan uzoq infraqizil diapazongacha bo'lgan diapazonni yaratdi.lazerlarlazerning rivojlanishiga katta hissa qo'shdi,optikaxborotni qayta ishlash, yuqori aniqlikdagi mikroskopik tasvirlash va boshqa sohalar. Chiziqli bo'lmaganlarga ko'raoptikava polyarizatsiya nazariyasiga ko'ra, juft tartibli chiziqli bo'lmagan optik effekt kristall simmetriyasi bilan chambarchas bog'liq va chiziqli bo'lmagan koeffitsient faqat markaziy bo'lmagan inversiya simmetrik muhitida nolga teng emas. Eng asosiy ikkinchi darajali chiziqli bo'lmagan effekt sifatida, ikkinchi garmonikalar amorf shakl va markaz inversiyasi simmetriyasi tufayli ularning hosil bo'lishiga va kvarts tolasida samarali qo'llanilishiga katta to'sqinlik qiladi. Hozirgi vaqtda polyarizatsiya usullari (optik polyarizatsiya, termal polyarizatsiya, elektr maydoni polyarizatsiyasi) optik tolaning material markazi inversiyasi simmetriyasini sun'iy ravishda yo'q qilishi va optik tolaning ikkinchi darajali chiziqli bo'lmaganligini samarali ravishda yaxshilashi mumkin. Biroq, bu usul murakkab va talabchan tayyorlash texnologiyasini talab qiladi va faqat diskret to'lqin uzunliklarida kvazi-fazali moslashtirish shartlariga javob berishi mumkin. Aks-sado devori rejimiga asoslangan optik tolali rezonans halqasi ikkinchi garmonikalarning keng spektrli qo'zg'alishini cheklaydi. Tolaning sirt tuzilishi simmetriyasini buzish orqali maxsus struktura tolasidagi sirt ikkinchi garmonikalari ma'lum darajada kuchayadi, ammo baribir juda yuqori cho'qqi quvvatiga ega femtosekund nasos impulsiga bog'liq. Shuning uchun, barcha tolali tuzilmalarda ikkinchi darajali chiziqli bo'lmagan optik effektlarni yaratish va konversiya samaradorligini oshirish, ayniqsa kam quvvatli, uzluksiz optik nasoslarda keng spektrli ikkinchi garmonikalarni yaratish, chiziqli bo'lmagan tolali optika va qurilmalar sohasida hal qilinishi kerak bo'lgan asosiy muammolar bo'lib, muhim ilmiy ahamiyatga va keng qo'llanilish qiymatiga ega.
Xitoydagi tadqiqot guruhi mikro-nano tolali qatlamli galliy selenid kristalli fazali integratsiya sxemasini taklif qildi. Galliy selenid kristallarining yuqori ikkinchi darajali chiziqli bo'lmaganligi va uzoq masofali tartiblanishidan foydalanib, keng spektrli ikkinchi garmonik qo'zg'alish va ko'p chastotali konvertatsiya jarayoni amalga oshirildi, bu esa toladagi ko'p parametrli jarayonlarni takomillashtirish va keng polosali ikkinchi garmonikni tayyorlash uchun yangi yechimni taqdim etadi.yorug'lik manbalariSxemadagi ikkinchi garmonik va yig'indi chastota effektining samarali qo'zg'alishi asosan quyidagi uchta asosiy shartga bog'liq: galliy selenid va yorug'lik-materiya o'zaro ta'sirining uzoq masofasi.mikro-nano tola, qatlamli galliy selenid kristalining yuqori ikkinchi darajali chiziqli emasligi va uzoq masofali tartibi, shuningdek, asosiy chastota va chastotani ikki baravar oshirish rejimining fazaviy moslik shartlari qondiriladi.
Tajribada, olovni skanerlash konussimon tizimi tomonidan tayyorlangan mikro-nano tolasi millimetr tartibida bir xil konus mintaqasiga ega, bu nasos nuri va ikkinchi garmonik to'lqin uchun uzun chiziqli bo'lmagan ta'sir uzunligini ta'minlaydi. Integratsiyalashgan galliy selenid kristalining ikkinchi tartibli chiziqli bo'lmagan qutblanishi 170 pm/V dan oshadi, bu optik tolaning ichki chiziqli bo'lmagan qutblanishidan ancha yuqori. Bundan tashqari, galliy selenid kristalining uzoq masofali tartiblangan tuzilishi ikkinchi garmonikalarning uzluksiz fazaviy interferensiyasini ta'minlaydi, bu mikro-nano toladagi katta chiziqli bo'lmagan ta'sir uzunligining afzalligidan to'liq foydalanish imkonini beradi. Eng muhimi, nasos optik asos rejimi (HE11) va ikkinchi garmonik yuqori tartibli rejim (EH11, HE31) o'rtasidagi faza mosligi konus diametrini boshqarish va keyin mikro-nano tolani tayyorlash paytida to'lqin yo'nalishi dispersiyasini tartibga solish orqali amalga oshiriladi.
Yuqoridagi shartlar mikro-nano tolali optik tolalarda ikkinchi garmonikalarning samarali va keng diapazonli qo'zg'alishi uchun asos yaratadi. Tajriba shuni ko'rsatadiki, nanovatt darajasida ikkinchi garmonikalarning chiqishiga 1550 nm pikosekundli impulsli lazer pompasi ostida erishish mumkin va ikkinchi garmonikalar ham bir xil to'lqin uzunligidagi uzluksiz lazer pompasi ostida samarali qo'zg'alishi mumkin va chegaraviy quvvat bir necha yuz mikrovattgacha past (1-rasm). Bundan tashqari, nasos nuri uzluksiz lazerning uch xil to'lqin uzunligiga (1270/1550/1590 nm) uzaytirilganda, oltita chastotali konvertatsiya to'lqin uzunliklarining har birida uchta ikkinchi garmonika (2w1, 2w2, 2w3) va uchta yig'indi chastotali signallar (w1+w2, w1+w3, w2+w3) kuzatiladi. Nasos nurini 79,3 nm o'tkazish qobiliyatiga ega ultra nurli yorug'lik chiqaradigan diod (SLED) yorug'lik manbai bilan almashtirish orqali 28,3 nm o'tkazish qobiliyatiga ega keng spektrli ikkinchi garmonika hosil bo'ladi (2-rasm). Bundan tashqari, agar ushbu tadqiqotda quruq uzatish texnologiyasini almashtirish uchun kimyoviy bug'larni cho'ktirish texnologiyasidan foydalanish mumkin bo'lsa va uzoq masofalarda mikro-nano tolasi yuzasida galliy selenid kristallarining kamroq qatlamlarini o'stirish mumkin bo'lsa, ikkinchi garmonik konversiya samaradorligi yanada yaxshilanishi kutilmoqda.
1-rasm. Ikkinchi garmonik generatsiya tizimi va natijada to'liq tolali tuzilish hosil bo'ladi
2-rasm. Uzluksiz optik nasos ostida ko'p to'lqinli aralashtirish va keng spektrli ikkinchi garmonikalar.
Nashr vaqti: 2024-yil 20-may