विस्तृत स्पेक्ट्रम में द्वितीय हार्मोनिक्स का उत्तेजना

विस्तृत स्पेक्ट्रम में द्वितीय हार्मोनिक्स का उत्तेजना

1960 के दशक में द्वितीय-क्रम अरैखिक 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, ने लेज़र के विकास को बहुत बढ़ावा दिया,ऑप्टिकलसूचना प्रसंस्करण, उच्च-रिज़ॉल्यूशन सूक्ष्म इमेजिंग और अन्य क्षेत्रों में। अरेखीय के अनुसारप्रकाशिकीऔर ध्रुवीकरण सिद्धांत, सम-क्रम गैर-रैखिक ऑप्टिकल प्रभाव क्रिस्टल समरूपता से निकटता से संबंधित है, और गैर-केंद्रीय व्युत्क्रम सममित मीडिया में गैर-रैखिक गुणांक शून्य नहीं है। सबसे बुनियादी दूसरे क्रम के गैर-रैखिक 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 दूसरी-क्रम 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 सतही संरचना की समरूपता को तोड़कर, विशेष संरचना वाले फाइबर में सतही द्वितीय हार्मोनिक्स को एक निश्चित सीमा तक बढ़ाया जाता है, लेकिन फिर भी यह अत्यधिक उच्च शिखर शक्ति वाले फेमटोसेकंड पंप पल्स पर निर्भर करता है। इसलिए, सभी-फाइबर संरचनाओं में द्वितीय-क्रम अरैखिक प्रकाशीय प्रभावों का निर्माण और रूपांतरण दक्षता में सुधार, विशेष रूप से निम्न-शक्ति, निरंतर प्रकाशीय पंपिंग में वाइड-स्पेक्ट्रम द्वितीय हार्मोनिक्स का निर्माण, अरैखिक फाइबर ऑप्टिक्स और उपकरणों के क्षेत्र में हल की जाने वाली बुनियादी समस्याएं हैं, और इनका महत्वपूर्ण वैज्ञानिक महत्व और व्यापक अनुप्रयोग मूल्य है।

चीन में एक शोध दल ने माइक्रो-नैनो फाइबर के साथ एक स्तरित गैलियम सेलेनाइड क्रिस्टल चरण एकीकरण योजना प्रस्तावित की है। गैलियम सेलेनाइड क्रिस्टल की उच्च द्वितीय-क्रम अरैखिकता और दीर्घ-परावर्ती क्रम-निर्धारण का लाभ उठाकर, एक विस्तृत-स्पेक्ट्रम द्वितीय-हार्मोनिक उत्तेजन और बहु-आवृत्ति रूपांतरण प्रक्रिया को साकार किया गया है, जो फाइबर में बहु-पैरामीट्रिक प्रक्रियाओं के संवर्धन 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 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 द्वितीय हार्मोनिक तरंग के लिए एक लंबी अरैखिक क्रिया लंबाई प्रदान करता है। एकीकृत गैलियम सेलेनाइड क्रिस्टल की द्वितीय-क्रम अरैखिक ध्रुवीकरण क्षमता 170 pm/V से अधिक है, जो ऑप्टिकल फाइबर की आंतरिक अरैखिक ध्रुवीकरण क्षमता से बहुत अधिक है। इसके अलावा, गैलियम सेलेनाइड क्रिस्टल की लंबी-सीमा वाली क्रमबद्ध संरचना द्वितीय हार्मोनिक्स के निरंतर चरण व्यतिकरण को सुनिश्चित करती है, जिससे माइक्रो-नैनो फाइबर में बड़ी अरैखिक क्रिया लंबाई का पूरा लाभ मिलता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि पंपिंग ऑप्टिकल बेस मोड (HE11) और द्वितीय हार्मोनिक उच्च क्रम मोड (EH11, HE31) के बीच चरण मिलान शंकु व्यास को नियंत्रित करके और फिर माइक्रो-नैनो फाइबर की तैयारी के दौरान वेवगाइड फैलाव को विनियमित करके प्राप्त किया जाता है।

उपरोक्त स्थितियाँ माइक्रो-नैनो फाइबर में द्वितीय हार्मोनिक्स के कुशल और विस्तृत-बैंड उत्तेजन की नींव रखती हैं। प्रयोग से पता चलता है कि 1550 नैनोमीटर पिकोसेकंड पल्स लेज़र पंप के तहत नैनोवाट स्तर पर द्वितीय हार्मोनिक्स का आउटपुट प्राप्त किया जा सकता है, और समान तरंगदैर्ध्य के सतत लेज़र पंप के तहत भी द्वितीय हार्मोनिक्स को कुशलतापूर्वक उत्तेजित किया जा सकता है, और थ्रेशोल्ड पावर कई सौ माइक्रोवाट जितनी कम होती है (चित्र 1)। इसके अलावा, जब पंप प्रकाश को सतत लेज़र (1270/1550/1590 नैनोमीटर) की तीन अलग-अलग तरंगदैर्ध्यों तक बढ़ाया जाता है, तो छह आवृत्ति रूपांतरण तरंगदैर्ध्यों में से प्रत्येक पर तीन द्वितीय हार्मोनिक्स (2w1, 2w2, 2w3) और तीन योग आवृत्ति संकेत (w1+w2, w1+w3, w2+w3) देखे जाते हैं। पंप लाइट को 79.3 नैनोमीटर बैंडविड्थ वाले अल्ट्रा-रेडिएंट लाइट-एमिटिंग डायोड (SLED) प्रकाश स्रोत से प्रतिस्थापित करके, 28.3 नैनोमीटर बैंडविड्थ वाला एक विस्तृत-स्पेक्ट्रम द्वितीय हार्मोनिक उत्पन्न होता है (चित्र 2)। इसके अतिरिक्त, यदि इस अध्ययन में शुष्क स्थानांतरण तकनीक के स्थान पर रासायनिक वाष्प निक्षेपण तकनीक का उपयोग किया जा सके, और लंबी दूरी पर माइक्रो-नैनो फाइबर की सतह पर गैलियम सेलेनाइड क्रिस्टल की कम परतें विकसित की जा सकें, तो द्वितीय हार्मोनिक रूपांतरण दक्षता में और सुधार होने की उम्मीद है।

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

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