Кең спектрдеги экинчи гармоникаларды козгоо
1960-жылдары экинчи тартиптеги сызыктуу эмес оптикалык эффекттер ачылгандан бери, изилдөөчүлөрдүн кеңири кызыгуусун жаратты, азырынча экинчи гармоникалык эффекттерге таянып, өтө ультрафиолет нурларынан алыскы инфракызыл нурлануу тилкесине чейинки жыштык эффекттерин пайда кылды.лазерлерлазердин өнүгүшүнө чоң салым кошту,оптикалыкмаалыматты иштетүү, жогорку чечилиштеги микроскопиялык сүрөткө тартуу жана башка тармактар. Сызыктуу эмес боюнчаоптикажана поляризация теориясында, жуп тартиптеги сызыктуу эмес оптикалык эффект кристалл симметриясы менен тыгыз байланышта жана сызыктуу эмес коэффициент борбордук эмес инверсия симметриялуу чөйрөлөрдө гана нөлгө барабар эмес. Эң негизги экинчи тартиптеги сызыктуу эмес эффект катары, экинчи гармоникалар аморфтук формасы жана борбордук инверсиянын симметриясынан улам алардын пайда болушуна жана кварц буласында натыйжалуу колдонулушуна чоң тоскоолдук кылат. Учурда поляризация ыкмалары (оптикалык поляризация, жылуулук поляризациясы, электр талаасынын поляризациясы) оптикалык буланын материалдык борбордук инверсиясынын симметриясын жасалма түрдө бузуп, оптикалык буланын экинчи тартиптеги сызыктуу эместигин натыйжалуу жакшырта алат. Бирок, бул ыкма татаал жана талаптуу даярдоо технологиясын талап кылат жана дискреттик толкун узундуктарында квазифазалык дал келүү шарттарына гана жооп бере алат. Жаңырык дубал режимине негизделген оптикалык буланын резонанстык шакекчеси экинчи гармоникалардын кеңири спектрдеги козголушун чектейт. Буланын беттик түзүлүшүнүн симметриясын бузуу менен, атайын түзүлүш буласындагы беттик экинчи гармоникалар белгилүү бир деңгээлде күчөтүлөт, бирок дагы эле абдан жогорку чоку кубаттуулугу менен фемтосекунддук насостун импульсуна көз каранды. Ошондуктан, бардык булалуу структураларда экинчи даражадагы сызыктуу эмес оптикалык эффекттерди түзүү жана конверсиянын натыйжалуулугун жогорулатуу, айрыкча аз кубаттуулуктагы, үзгүлтүксүз оптикалык насосто кең спектрдеги экинчи гармоникаларды түзүү, сызыктуу эмес булалуу оптика жана түзүлүштөр жаатында чечилиши керек болгон негизги көйгөйлөр болуп саналат жана маанилүү илимий мааниге жана кеңири колдонуу баалуулугуна ээ.
Кытайдагы изилдөө тобу микро-нано була менен катмарлуу галлий селенид кристаллдарынын фазалык интеграция схемасын сунуштады. Галлий селенид кристаллдарынын жогорку экинчи тартиптеги сызыктуу эместигин жана узак аралыктагы тартиптүүлүгүн пайдалануу менен, кең спектрдеги экинчи гармоникалуу козгоо жана көп жыштыктагы конвертация процесси ишке ашырылып, буладагы көп параметрдик процесстерди өркүндөтүү жана кең тилкелүү экинчи гармоникалуу буланы даярдоо үчүн жаңы чечимди камсыз кылат.жарык булактарыСхемадагы экинчи гармоникалык жана суммалык жыштык эффектинин натыйжалуу козголушу негизинен төмөнкү үч негизги шартка көз каранды: галлий селенидинин ортосундагы жарык-заттын өз ара аракеттенүү аралыгы жанамикро-нано була, катмарлуу галлий селенид кристаллынын жогорку экинчи даражадагы сызыктуу эместиги жана узак аралыктагы тартиби, ошондой эле фундаменталдык жыштык жана жыштыктын эки эселенүү режиминин фазалык дал келүү шарттары канааттандырылат.
Экспериментте жалын сканерлөөчү конус системасы тарабынан даярдалган микро-нано була миллиметрдин тартибинде бирдей конус аймагына ээ, ал насостук жарык жана экинчи гармоникалык толкун үчүн узун сызыктуу эмес аракет узундугун камсыз кылат. Интегралдык галлий селенид кристаллынын экинчи тартиптеги сызыктуу эмес поляризациялануусу 170 пм/Вден ашат, бул оптикалык буланын ички сызыктуу эмес поляризациялануусунан бир топ жогору. Андан тышкары, галлий селенид кристаллынын узак аралыктагы тартиптелген түзүлүшү экинчи гармоникалардын үзгүлтүксүз фазалык интерференциясын камсыз кылат, бул микро-нано буласындагы чоң сызыктуу эмес аракет узундугунун артыкчылыгын толук ойнотот. Андан да маанилүүсү, насостук оптикалык базалык режим (HE11) менен экинчи гармоникалык жогорку тартиптеги режимдин (EH11, HE31) ортосундагы фазанын дал келиши конустун диаметрин башкаруу жана андан кийин микро-нано буланы даярдоо учурунда толкун өткөргүчтүн дисперсиясын жөнгө салуу аркылуу ишке ашырылат.
Жогорудагы шарттар микро-нано буласындагы экинчи гармоникаларды натыйжалуу жана кең тилкелүү козгоонун негизин түзөт. Эксперимент көрсөткөндөй, нановатт деңгээлиндеги экинчи гармоникалардын чыгышы 1550 нм пикосекунддук импульстук лазердик насостун жардамы менен жетишилет, ал эми экинчи гармоникаларды ошол эле толкун узундугундагы үзгүлтүксүз лазердик насостун жардамы менен да натыйжалуу козгоого болот жана босого кубаттуулугу бир нече жүз микроваттка чейин жетет (1-сүрөт). Андан тышкары, насостун жарыгы үзгүлтүксүз лазердин үч башка толкун узундугуна (1270/1550/1590 нм) узартылганда, алты жыштыктык конверсия толкун узундугунун ар биринде үч секунддук гармоника (2w1, 2w2, 2w3) жана үч суммалык жыштык сигналдары (w1+w2, w1+w3, w2+w3) байкалат. Насостун жарыгын 79,3 нм өткөрүү жөндөмдүүлүгү бар ультра нурлануучу жарык чыгаруучу диод (SLED) жарык булагы менен алмаштыруу менен, өткөрүү жөндөмдүүлүгү 28,3 нм болгон кең спектрдеги экинчи гармоника түзүлөт (2-сүрөт). Мындан тышкары, эгерде бул изилдөөдө кургак которуу технологиясын алмаштыруу үчүн химиялык буу чөктүрүү технологиясы колдонулса жана микронано буласынын бетинде алыскы аралыкта галлий селенид кристаллдарынын азыраак катмарын өстүрсө, экинчи гармоникалык конверсиянын натыйжалуулугу андан ары жакшырат деп күтүлүүдө.
1-СҮРӨТ. Экинчи гармоникалык генерация системасы жана натыйжада толугу менен булалуу түзүлүш пайда болот
2-сүрөт. Үзгүлтүксүз оптикалык насостоо учурунда көп толкун узундугундагы аралаштыруу жана кең спектрдеги экинчи гармоникалар.
Жарыяланган убактысы: 20-май, 2024-жыл