Excitation des seconds harmoniques dans un large éventail

Excitation des seconds harmoniques dans un large éventail

Depuis la découverte d'effets optiques non linéaires de second ordre dans les années 1960, a suscité un large intérêt des chercheurs, à ce jour, sur la base du deuxième harmonique, et des effets de fréquence, ont produit de l'ultraviolet extrême à la bande infrarouge lointaine de la bande infrarouge de loin delasers, a grandement promu le développement du laser,optiqueTraitement de l'information, imagerie microscopique à haute résolution et autres champs. Selon non linéaireoptiqueEt la théorie de la polarisation, l'effet optique non linéaire d'ordre égal est étroitement lié à la symétrie cristalline, et le coefficient non linéaire n'est pas nul uniquement dans les milieux symétriques d'inversion non centrale. En tant qu'effet non linéaire de second ordre le plus élémentaire, les seconds harmoniques entravent grandement leur génération et leur utilisation efficace dans les fibres de quartz en raison de la forme amorphe et de la symétrie de l'inversion centrale. À l'heure actuelle, les méthodes de polarisation (polarisation optique, polarisation thermique, polarisation des champs électriques) peuvent détruire artificiellement la symétrie de l'inversion du centre de matériau de la fibre optique et améliorer efficacement la non-linéarité du second ordre de la fibre optique. Cependant, cette méthode nécessite une technologie de préparation complexe et exigeante et ne peut répondre qu'aux conditions d'appariement en phase quasi à des longueurs d'onde discrètes. L'anneau résonant de fibre optique basé sur le mode de paroi d'écho limite l'excitation à large spectre des seconds harmoniques. En cassant la symétrie de la structure de surface de la fibre, les seconds harmoniques de surface dans la fibre de structure spéciale sont améliorées dans une certaine mesure, mais dépendent toujours de l'impulsion de pompe fémtoseconde avec une puissance de pointe très élevée. Par conséquent, la génération d'effets optiques non linéaires du second ordre dans les structures en tout-fibre et l'amélioration de l'efficacité de conversion, en particulier la génération de seconds harmoniques à large spectre dans le pompage optique à faible puissance et continue, sont les problèmes de base qui doivent être résolus dans le domaine de la fibre non linéaire et des appareils et des appareils, et ont une importance scientifique importante et une grande valeur d'application.

Une équipe de recherche en Chine a proposé un schéma d'intégration de phase cristalline de séléniure de gallium en couches avec des micro-nano fibres. En tirant parti de la non-linéarité du second ordre élevée et de l'ordre à longue distance des cristaux de séléniure de gallium, un processus d'excitation à large spectre et de conversion multi-fréquences est réalisé, fournissant une nouvelle solution pour l'amélioration des processus multi-paramétriques dans les fibres et la préparation de la deuxième bande du deuxième bande au deuxième bande.Sources légères. L'excitation efficace du deuxième effet de fréquence harmonique et de somme dans le schéma dépend principalement des trois conditions clés suivantes: la longue distance d'interaction de la lumière de la lumière entre le séléniure de gallium etmicro-nano fibre, l'ordre de non-linéarité et à longue portée du second ordre élevé du cristal de séléniure de gallium en couches, et les conditions de correspondance de phase du mode de doublement de fréquence et de fréquence fondamentale sont remplies.

Dans l'expérience, la fibre micro-nano préparée par le système de rétrécissement à balayage de flammes a une région de cône uniforme dans l'ordre du millimètre, qui fournit une longue longueur d'action non linéaire pour la lumière de la pompe et la deuxième onde harmonique. La polarisabilité non linéaire du second ordre du cristal de séléniure de gallium intégré dépasse 170 pm / V, ce qui est beaucoup plus élevé que la polarisabilité non linéaire intrinsèque de la fibre optique. De plus, la structure ordonnée à longue portée du cristal de séléniure de gallium assure l'interférence en phase continue des deuxième harmoniques, donnant pleinement le jeu à l'avantage de la grande longueur d'action non linéaire dans la fibre micro-nano. Plus important encore, la phase correspondant entre le mode de base optique de pompage (HE11) et le deuxième mode d'ordre élevé harmonique (EH11, HE31) est réalisé en contrôlant le diamètre du cône, puis en régulant la dispersion du guide d'onde pendant la préparation de la fibre de micro-nano.

Les conditions ci-dessus jettent les bases de l'excitation efficace et large des deuxièmes harmoniques en fibre de micro-nano. L'expérience montre que la sortie des seconds harmoniques au niveau du nanowatt peut être obtenue sous la pompe laser à impulsion Picoseconde 1550 nm, et les seconds harmoniques peuvent également être excités efficacement sous la pompe laser continue de la même longueur d'onde, et la puissance du seuil est aussi faible que plusieurs centaines de microwatts (figure 1). De plus, lorsque la lumière de la pompe est étendue à trois longueurs d'onde différentes de laser continu (1270/1550/1590 nm), trois harmoniques de seconde (2W1, 2W2, 2W3) et trois signaux de fréquence de somme (W1 + W2, W1 + W3, W2 + W3) sont observés à chacun des six longueurs d'onde de conversion de fréquence. En remplaçant la lumière de la pompe par une source de lumière émettrice de lumière ultra-radiante (SLED) avec une bande passante de 79,3 nm, une deuxième harmonique à large spectre par une bande passante de 28,3 nm est générée (figure 2). De plus, si la technologie de dépôt de vapeur chimique peut être utilisée pour remplacer la technologie de transfert à sec dans cette étude, et moins de couches de cristaux de séléniure de gallium peuvent être cultivées à la surface de la micro-nano fibre sur de longues distances, la deuxième efficacité de conversion harmonique devrait être encore améliorée.

FIGUE. 1 seconde du système de génération harmonique et entraîne une structure en tout-fibre

Figure 2 mélange de longueurs d'onde et de seconds harmoniques à large spectre sous pompage optique continu