Кең спектрде экинчи гармоникалардын дүүлүгүүсү

Кең спектрде экинчи гармоникалардын дүүлүгүүсү

1960-жылдары экинчи даражадагы сызыктуу эмес оптикалык эффекттер ачылгандан бери изилдөөчүлөрдүн кеңири кызыгуусун туудурган, ушул кезге чейин экинчи гармоника жана жыштык эффекттеринин негизинде экстремалдык ультрафиолеттен алыскы инфракызыл диапазонго чейин өндүрүлгөн.лазерлер, лазердин өнүгүшүнө чоң өбөлгө түздү,оптикалыкинформацияны иштеп чыгуу, жогорку резолюциядагы микроскопиялык сүрөттөр жана башка тармактар. Сызыктуу эмес ылайыкоптикажана поляризация теориясы, жуп тартиптеги сызыктуу эмес оптикалык эффект кристалл симметриясына тыгыз байланыштуу жана сызыктуу эмес коэффициент борбордук эмес инверсиялык симметриялык чөйрөдө гана нөлгө барабар эмес. Эң негизги экинчи даражадагы сызыктуу эмес эффект катары экинчи гармоникалар аморфтук формага жана борбордун инверсиясынын симметриясына байланыштуу алардын пайда болушуна жана кварц буласында эффективдүү колдонулушуна бир топ тоскоолдук кылат. Азыркы учурда, поляризация ыкмалары (оптикалык поляризация, жылуулук поляризациясы, электр талаасынын поляризациясы) оптикалык буланын материалдык борборунун инверсиясынын симметриясын жасалма жол менен жок кыла алат жана оптикалык буланын экинчи тартиптеги сызыктуу эместигин натыйжалуу жакшыртат. Бирок, бул ыкма татаал жана талап кылуучу даярдоо технологиясын талап кылат жана дискреттик толкун узундуктарында квази-фазалык дал келүү шарттарына гана жооп бере алат. Эхо дубал режимине негизделген оптикалык була резонанстык шакек экинчи гармоникалардын кең спектрин дүүлүктүрүүнү чектейт. жипченин беттик түзүлүшүнүн симметриясын бузуу менен, атайын структура була бетинин экинчи гармоника белгилүү бир даражада күчөтүлгөн, бирок дагы эле абдан жогорку чокусу күчү менен femtosecond насостук импульс көз каранды. Ошондуктан, бүт булалуу структураларда экинчи тартиптеги сызыктуу эмес оптикалык эффекттерди түзүү жана конверсиянын эффективдүүлүгүн жогорулатуу, өзгөчө аз кубаттуулукта, үзгүлтүксүз оптикалык насосто кең спектрдеги экинчи гармоникаларды генерациялоо чечүүнү талап кылган негизги маселелер болуп саналат. сызыктуу эмес була-оптика жана приборлор тармагында жана маанилүү илимий мааниге ээ жана кеңири колдонулуучу мааниге ээ.

Кытайдагы изилдөө тобу микро-нано була менен катмарланган галлий селенидинин кристалл фазасын интеграциялоо схемасын сунуштады. Галлий селенидинин кристаллдарынын жогорку экинчи даражадагы сызыктуу эместигин жана узак аралыктагы иреттүүлүгүн пайдалануу менен, кеңири спектрдеги экинчи гармоникалык дүүлүктүрүү жана көп жыштыктагы конвертациялоо процесси ишке ашты, бул көп параметрдүү процесстерди өркүндөтүү үчүн жаңы чечимди камсыз кылат. була жана кең тилкелүү экинчи гармоникалык даярдоожарык булактары. Схемадагы экинчи гармоникалык жана суммалык жыштык эффектинин эффективдүү козголушу негизинен төмөнкү үч негизги шартка көз каранды: галлий селениди менен жарык заттын ортосундагы узак аралыккамикро-нано була, катмарланган галлий селенидинин кристаллынын жогорку экинчи даражадагы сызыктуу эместиги жана узак аралыктагы тартиби жана негизги жыштык менен жыштыктын эки эселенген режиминин фазалык дал келүү шарттары канааттандырылат.

Экспериментте жалынды сканерлөөчү конус системасы тарабынан даярдалган микро-нано була миллиметр тартибинде бирдей конус аймагына ээ, ал насостун жарыгы жана экинчи гармоникалык толкун үчүн узун сызыктуу эмес аракет узундугун камсыз кылат. Интегралдык галлий селенидинин кристаллынын экинчи даражадагы сызыктуу эмес поляризациялуулугу 170 pm/V дан ашат, бул оптикалык буланын ички сызыктуу эмес поляризациялуулугунан бир топ жогору. Мындан тышкары, галлий селенидинин кристаллынын узак аралыктагы иреттелген структурасы экинчи гармоникалардын үзгүлтүксүз фазалык интерференциясын камсыздайт, бул микро-нано буладагы чоң сызыктуу эмес аракет узундугунун артыкчылыгын толук ойнойт. Андан да маанилүүсү, насостук оптикалык базалык режим (HE11) менен экинчи гармоникалык жогорку тартиптеги режимдин (EH11, HE31) ортосундагы фазага дал келүү конустун диаметрин көзөмөлдөө жана андан кийин микро-нано буланы даярдоодо толкун өткөргүч дисперсиясын жөнгө салуу аркылуу ишке ашырылат.

Жогорудагы шарттар микро-нано буладагы экинчи гармоникаларды эффективдүү жана кеңири тилкелүү дүүлүктүрүү үчүн негиз түзөт. Эксперимент көрсөткөндөй, нановатт деңгээлинде экинчи гармоникалардын чыгышына 1550 нм пикосекунддук импульстук лазер насосунун астында жетишүүгө болот, ал эми экинчи гармоникалар ошол эле толкун узундугундагы үзгүлтүксүз лазер насосунун астында эффективдүү козголушу мүмкүн жана босого кубаттуулугу төмөнкүдөй: бир нече жүз микроваттка чейин төмөн (1-сүрөт). Андан ары, насостун жарыгы үзгүлтүксүз лазердин үч түрдүү толкун узундугуна (1270/1550/1590 нм), үч секундалык гармоникага (2w1, 2w2, 2w3) жана үч суммалык жыштык сигналына (w1+w2, w1+w3, w2+) чейин узартылганда w3) алты жыштык конверсиялык толкун узундугунун ар биринде байкалат. Насос жарыгын өткөрүү жөндөмдүүлүгү 79,3 нм болгон ультра нурлануучу жарык берүүчү диод (SLED) жарык булагы менен алмаштыруу аркылуу 28,3 нм өткөрүү жөндөмдүүлүгү менен кең спектрлүү экинчи гармоника түзүлөт (2-сүрөт). Мындан тышкары, химиялык буу коюу технологиясы бул изилдөөдө кургак өткөрүп берүү технологиясын алмаштыруу үчүн колдонулушу мүмкүн болсо, жана галий селенидинин кристаллдарынын азыраак катмарлары микро-нано буласынын бетинде узак аралыкта өстүрүлүшү мүмкүн болсо, экинчи гармоникалык конверсиянын натыйжалуулугу күтүлүүдө. мындан ары оркундотууго.

FIG. 1 Экинчи гармоникалык генерация системасы жана бүт булалуу түзүлүштүн натыйжалары

Сүрөт 2 Үзгүлтүксүз оптикалык насостун астында көп толкун узундуктагы аралаштыруу жана кең спектрдеги экинчи гармоникалар