विस्तृत स्पेक्ट्रम में द्वितीय हार्मोनिक्स का उत्तेजना

विस्तृत स्पेक्ट्रम में द्वितीय हार्मोनिक्स का उत्तेजना

1960 के दशक में द्वितीय-क्रम गैर-रेखीय प्रकाशीय प्रभावों की खोज के बाद से, शोधकर्ताओं की व्यापक रुचि जागृत हुई है, अब तक, द्वितीय हार्मोनिक और आवृत्ति प्रभावों के आधार पर, चरम पराबैंगनी से सुदूर अवरक्त बैंड तक का उत्पादन किया गया है।पराबैंगनीकिरण, लेजर के विकास को बहुत बढ़ावा दिया,ऑप्टिकलसूचना प्रसंस्करण, उच्च-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपिक इमेजिंग और अन्य क्षेत्र। नॉनलाइनियर के अनुसारप्रकाशिकीऔर ध्रुवीकरण सिद्धांत, सम-क्रम गैर-रेखीय ऑप्टिकल प्रभाव क्रिस्टल समरूपता से निकटता से संबंधित है, और गैर-केंद्रीय व्युत्क्रम सममित मीडिया में गैर-रेखीय गुणांक शून्य नहीं है। सबसे बुनियादी दूसरे क्रम के गैर-रेखीय प्रभाव के रूप में, दूसरा हार्मोनिक्स अनाकार रूप और केंद्र व्युत्क्रम की समरूपता के कारण क्वार्ट्ज फाइबर में उनकी पीढ़ी और प्रभावी उपयोग में बहुत बाधा डालते हैं। वर्तमान में, ध्रुवीकरण के तरीके (ऑप्टिकल ध्रुवीकरण, थर्मल ध्रुवीकरण, विद्युत क्षेत्र ध्रुवीकरण) ऑप्टिकल फाइबर के सामग्री केंद्र व्युत्क्रम की समरूपता को कृत्रिम रूप से नष्ट कर सकते हैं, और ऑप्टिकल फाइबर की दूसरे क्रम की गैर-रैखिकता में प्रभावी रूप से सुधार कर सकते हैं। हालांकि, इस विधि के लिए जटिल और मांग वाली तैयारी तकनीक की आवश्यकता होती है फाइबर की सतह संरचना की समरूपता को तोड़कर, विशेष संरचना फाइबर में सतह सेकंड हार्मोनिक्स को एक निश्चित सीमा तक बढ़ाया जाता है, लेकिन फिर भी बहुत उच्च शिखर शक्ति के साथ फेमटोसेकंड पंप पल्स पर निर्भर करता है। इसलिए, सभी-फाइबर संरचनाओं में दूसरे क्रम के गैर-रेखीय ऑप्टिकल प्रभावों की पीढ़ी और रूपांतरण दक्षता में सुधार, विशेष रूप से कम-शक्ति, निरंतर ऑप्टिकल पंपिंग में व्यापक स्पेक्ट्रम दूसरे हार्मोनिक्स की पीढ़ी, बुनियादी समस्याएं हैं जिन्हें गैर-रेखीय फाइबर ऑप्टिक्स और उपकरणों के क्षेत्र में हल करने की आवश्यकता है, और महत्वपूर्ण वैज्ञानिक महत्व और व्यापक अनुप्रयोग मूल्य हैं।

चीन में एक शोध दल ने माइक्रो-नैनो फाइबर के साथ एक स्तरित गैलियम सेलेनाइड क्रिस्टल चरण एकीकरण योजना का प्रस्ताव दिया है। गैलियम सेलेनाइड क्रिस्टल की उच्च द्वितीय-क्रम अरैखिकता और लंबी दूरी के क्रम का लाभ उठाकर, एक विस्तृत स्पेक्ट्रम द्वितीय-हार्मोनिक उत्तेजना और बहु-आवृत्ति रूपांतरण प्रक्रिया को साकार किया जाता है, जो फाइबर में बहु-पैरामीट्रिक प्रक्रियाओं की वृद्धि और ब्रॉडबैंड द्वितीय-हार्मोनिक की तैयारी के लिए एक नया समाधान प्रदान करता है।प्रकाश स्रोतयोजना में दूसरे हार्मोनिक और योग आवृत्ति प्रभाव का कुशल उत्तेजना मुख्य रूप से निम्नलिखित तीन प्रमुख स्थितियों पर निर्भर करता है: गैलियम सेलेनाइड और के बीच लंबी प्रकाश-पदार्थ अंतःक्रिया दूरीमाइक्रो-नैनो फाइबर, स्तरित गैलियम सेलेनाइड क्रिस्टल की उच्च द्वितीय-क्रम अरैखिकता और लंबी दूरी का क्रम, और मौलिक आवृत्ति और आवृत्ति दोहरीकरण मोड की चरण मिलान की स्थितियाँ संतुष्ट हैं।

प्रयोग में, फ्लेम स्कैनिंग टेपरिंग सिस्टम द्वारा तैयार माइक्रो-नैनो फाइबर में मिलीमीटर के क्रम में एक समान शंकु क्षेत्र होता है, जो पंप प्रकाश और दूसरे हार्मोनिक तरंग के लिए एक लंबी गैर-रेखीय क्रिया लंबाई प्रदान करता है। एकीकृत गैलियम सेलेनाइड क्रिस्टल की दूसरी-क्रम गैर-रेखीय ध्रुवीकरण क्षमता 170 pm/V से अधिक है, जो ऑप्टिकल फाइबर की आंतरिक गैर-रेखीय ध्रुवीकरण क्षमता से बहुत अधिक है। इसके अलावा, गैलियम सेलेनाइड क्रिस्टल की लंबी दूरी की व्यवस्थित संरचना दूसरे हार्मोनिक्स के निरंतर चरण हस्तक्षेप को सुनिश्चित करती है, जिससे माइक्रो-नैनो फाइबर में बड़ी गैर-रेखीय क्रिया लंबाई का पूरा लाभ मिलता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि पंपिंग ऑप्टिकल बेस मोड (HE11) और दूसरे हार्मोनिक हाई ऑर्डर मोड (EH11, HE31) के बीच चरण मिलान को शंकु व्यास को नियंत्रित करके और फिर माइक्रो-नैनो फाइबर की तैयारी के दौरान वेवगाइड फैलाव को विनियमित करके महसूस किया जाता है।

उपरोक्त स्थितियाँ माइक्रो-नैनो फाइबर में सेकंड हार्मोनिक्स के कुशल और वाइड-बैंड उत्तेजना के लिए आधार तैयार करती हैं। प्रयोग से पता चलता है कि नैनोवाट स्तर पर सेकंड हार्मोनिक्स का आउटपुट 1550 एनएम पिकोसेकंड पल्स लेजर पंप के तहत प्राप्त किया जा सकता है, और सेकंड हार्मोनिक्स को उसी तरंगदैर्ध्य के निरंतर लेजर पंप के तहत भी कुशलता से उत्तेजित किया जा सकता है, और थ्रेशोल्ड पावर कई सौ माइक्रोवाट जितनी कम है (चित्र 1)। इसके अलावा, जब पंप लाइट को निरंतर लेजर (1270/1550/1590 एनएम) के तीन अलग-अलग तरंगदैर्ध्य तक बढ़ाया जाता है, तो छह आवृत्ति रूपांतरण तरंगदैर्ध्य में से प्रत्येक पर तीन सेकंड हार्मोनिक्स (2w1, 2w2, 2w3) और तीन योग आवृत्ति संकेत (w1+w2, w1+w3, w2+w3) देखे जाते हैं। पंप लाइट को 79.3 एनएम बैंडविड्थ वाले अल्ट्रा-रेडिएंट लाइट-एमिटिंग डायोड (SLED) लाइट सोर्स से बदलने पर, 28.3 एनएम बैंडविड्थ वाला एक वाइड-स्पेक्ट्रम सेकंड हार्मोनिक उत्पन्न होता है (चित्र 2)। इसके अलावा, अगर इस अध्ययन में ड्राई ट्रांसफर तकनीक को बदलने के लिए रासायनिक वाष्प जमाव तकनीक का इस्तेमाल किया जा सकता है, और लंबी दूरी पर माइक्रो-नैनो फाइबर की सतह पर गैलियम सेलेनाइड क्रिस्टल की कम परतें उगाई जा सकती हैं, तो दूसरे हार्मोनिक रूपांतरण दक्षता में और सुधार होने की उम्मीद है।

चित्र 1 द्वितीय हार्मोनिक उत्पादन प्रणाली और सभी-फाइबर संरचना में परिणाम

चित्र 2 निरंतर ऑप्टिकल पंपिंग के तहत बहु-तरंगदैर्ध्य मिश्रण और विस्तृत स्पेक्ट्रम द्वितीय हार्मोनिक्स