విస్తృత వర్ణపటంలో రెండవ హార్మోనిక్స్ యొక్క ఉత్తేజం

విస్తృత వర్ణపటంలో రెండవ హార్మోనిక్స్ యొక్క ఉత్తేజం

1960లలో రెండవ-క్రమ నాన్-లీనియర్ ఆప్టికల్ ప్రభావాలను కనుగొన్నప్పటి నుండి, పరిశోధకులలో విస్తృత ఆసక్తిని రేకెత్తించిన ఈ ప్రభావాలు, ఇప్పటివరకు రెండవ హార్మోనిక్ మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ ప్రభావాల ఆధారంగా, ఎక్స్‌ట్రీమ్ అల్ట్రావైలెట్ నుండి ఫార్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ బ్యాండ్ వరకు ఉత్పత్తి చేయబడ్డాయి.లేజర్లులేజర్ అభివృద్ధిని బాగా ప్రోత్సహించింది,ఆప్టికల్సమాచార ప్రాసెసింగ్, అధిక-రిజల్యూషన్ మైక్రోస్కోపిక్ ఇమేజింగ్ మరియు ఇతర రంగాలు. నాన్-లీనియర్ ప్రకారంఆప్టిక్స్మరియు ధ్రువీకరణ సిద్ధాంతం ప్రకారం, సరి-క్రమ నాన్-లీనియర్ ఆప్టికల్ ప్రభావం క్రిస్టల్ సౌష్టవంతో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది, మరియు నాన్-లీనియర్ గుణకం కేంద్ర విలోమ సౌష్టవం లేని మాధ్యమాలలో మాత్రమే శూన్యం కాదు. అత్యంత ప్రాథమిక రెండవ-క్రమ నాన్-లీనియర్ ప్రభావంగా, రెండవ హార్మోనిక్స్, దాని నిరాకార రూపం మరియు కేంద్ర విలోమ సౌష్టవం కారణంగా క్వార్ట్జ్ ఫైబర్‌లో వాటి ఉత్పత్తిని మరియు సమర్థవంతమైన వినియోగాన్ని బాగా అడ్డుకుంటాయి. ప్రస్తుతం, ధ్రువీకరణ పద్ధతులు (ఆప్టికల్ ధ్రువీకరణ, థర్మల్ ధ్రువీకరణ, విద్యుత్ క్షేత్ర ధ్రువీకరణ) ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క పదార్థ కేంద్ర విలోమ సౌష్టవాన్ని కృత్రిమంగా నాశనం చేయగలవు, మరియు ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క రెండవ-క్రమ నాన్-లీనియారిటీని సమర్థవంతంగా మెరుగుపరుస్తాయి. అయితే, ఈ పద్ధతికి సంక్లిష్టమైన మరియు అధిక శ్రమతో కూడిన తయారీ సాంకేతికత అవసరం, మరియు ఇది వివిక్త తరంగదైర్ఘ్యాల వద్ద మాత్రమే క్వాసీ-ఫేజ్ మ్యాచింగ్ పరిస్థితులను తీర్చగలదు. ఎకో వాల్ మోడ్ ఆధారిత ఆప్టికల్ ఫైబర్ రెసొనెంట్ రింగ్, రెండవ హార్మోనిక్స్ యొక్క విస్తృత స్పెక్ట్రమ్ ఉద్దీపనను పరిమితం చేస్తుంది. ఫైబర్ యొక్క ఉపరితల నిర్మాణం యొక్క సౌష్టవాన్ని విచ్ఛిన్నం చేయడం ద్వారా, ప్రత్యేక నిర్మాణ ఫైబర్‌లోని ఉపరితల రెండవ హార్మోనిక్స్ కొంతవరకు మెరుగుపరచబడతాయి, కానీ ఇప్పటికీ చాలా అధిక పీక్ పవర్‌తో కూడిన ఫెమ్టోసెకండ్ పంప్ పల్స్‌పై ఆధారపడి ఉంటాయి. అందువల్ల, ఆల్-ఫైబర్ నిర్మాణాలలో రెండవ-క్రమ నాన్-లీనియర్ ఆప్టికల్ ప్రభావాలను ఉత్పత్తి చేయడం మరియు మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడం, ముఖ్యంగా తక్కువ-శక్తి, నిరంతర ఆప్టికల్ పంపింగ్‌లో విస్తృత-స్పెక్ట్రమ్ రెండవ హార్మోనిక్‌లను ఉత్పత్తి చేయడం అనేవి నాన్-లీనియర్ ఫైబర్ ఆప్టిక్స్ మరియు పరికరాల రంగంలో పరిష్కరించాల్సిన ప్రాథమిక సమస్యలు, మరియు ఇవి ముఖ్యమైన శాస్త్రీయ ప్రాముఖ్యతను మరియు విస్తృత అనువర్తన విలువను కలిగి ఉన్నాయి.

చైనాలోని ఒక పరిశోధన బృందం మైక్రో-నానో ఫైబర్‌తో పొరలుగా ఉండే గాలియం సెలెనైడ్ క్రిస్టల్ ఫేజ్ ఇంటిగ్రేషన్ పథకాన్ని ప్రతిపాదించింది. గాలియం సెలెనైడ్ క్రిస్టల్స్ యొక్క అధిక రెండవ-క్రమ నాన్లీనియారిటీ మరియు లాంగ్-రేంజ్ ఆర్డరింగ్‌ను సద్వినియోగం చేసుకోవడం ద్వారా, విస్తృత-స్పెక్ట్రమ్ సెకండ్-హార్మోనిక్ ఎక్సైటేషన్ మరియు మల్టీ-ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్షన్ ప్రక్రియను సాధించారు. ఇది ఫైబర్‌లో బహుళ-పారామెట్రిక్ ప్రక్రియల మెరుగుదలకు మరియు బ్రాడ్‌బ్యాండ్ సెకండ్-హార్మోనిక్ తయారీకి ఒక కొత్త పరిష్కారాన్ని అందిస్తుంది.కాంతి వనరులుఈ పథకంలో రెండవ హార్మోనిక్ మరియు సంకలన పౌనఃపున్య ప్రభావం యొక్క సమర్థవంతమైన ఉత్తేజం ప్రధానంగా ఈ క్రింది మూడు కీలక పరిస్థితులపై ఆధారపడి ఉంటుంది: గాలియం సెలెనైడ్ మరియు మధ్య ఉన్న సుదీర్ఘ కాంతి-పదార్థ పరస్పర చర్య దూరంమైక్రో-నానో ఫైబర్పొరలుగా ఉన్న గాలియం సెలెనైడ్ క్రిస్టల్ యొక్క అధిక రెండవ-క్రమ నాన్లీనియారిటీ మరియు దీర్ఘ-శ్రేణి క్రమం, మరియు ప్రాథమిక పౌనఃపున్యం మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ డబ్లింగ్ మోడ్ యొక్క ఫేజ్ మ్యాచింగ్ పరిస్థితులు సంతృప్తి చెందుతాయి.

ఈ ప్రయోగంలో, ఫ్లేమ్ స్కానింగ్ టేపరింగ్ సిస్టమ్ ద్వారా తయారు చేయబడిన మైక్రో-నానో ఫైబర్, మిల్లీమీటర్ల క్రమంలో ఏకరీతి కోన్ ప్రాంతాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఇది పంప్ లైట్ మరియు రెండవ హార్మోనిక్ తరంగానికి సుదీర్ఘమైన నాన్-లీనియర్ యాక్షన్ లెంగ్త్‌ను అందిస్తుంది. సమీకృత గాలియం సెలెనైడ్ క్రిస్టల్ యొక్క రెండవ-క్రమ నాన్-లీనియర్ పోలరైజబిలిటీ 170 pm/V కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది ఆప్టికల్ ఫైబర్ యొక్క సహజ నాన్-లీనియర్ పోలరైజబిలిటీ కంటే చాలా ఎక్కువ. అంతేకాకుండా, గాలియం సెలెనైడ్ క్రిస్టల్ యొక్క దీర్ఘ-శ్రేణి క్రమబద్ధమైన నిర్మాణం, రెండవ హార్మోనిక్‌ల నిరంతర ఫేజ్ ఇంటర్‌ఫెరెన్స్‌ను నిర్ధారిస్తుంది, తద్వారా మైక్రో-నానో ఫైబర్‌లోని పెద్ద నాన్-లీనియర్ యాక్షన్ లెంగ్త్ యొక్క ప్రయోజనాన్ని పూర్తిగా వినియోగించుకుంటుంది. మరీ ముఖ్యంగా, మైక్రో-నానో ఫైబర్ తయారీ సమయంలో కోన్ వ్యాసాన్ని నియంత్రించడం ద్వారా, ఆపై వేవ్‌గైడ్ డిస్పర్షన్‌ను క్రమబద్ధీకరించడం ద్వారా, పంపింగ్ ఆప్టికల్ బేస్ మోడ్ (HE11) మరియు రెండవ హార్మోనిక్ హై ఆర్డర్ మోడ్ (EH11, HE31) మధ్య ఫేజ్ మ్యాచింగ్ సాధించబడింది.

పై పరిస్థితులు మైక్రో-నానో ఫైబర్‌లో రెండవ హార్మోనిక్‌ల యొక్క సమర్థవంతమైన మరియు విస్తృత-బ్యాండ్ ఉత్తేజానికి పునాది వేస్తాయి. 1550 nm పికోసెకండ్ పల్స్ లేజర్ పంప్ కింద నానోవాట్ స్థాయిలో రెండవ హార్మోనిక్‌ల అవుట్‌పుట్‌ను సాధించవచ్చని ప్రయోగం చూపిస్తుంది, మరియు అదే తరంగదైర్ఘ్యం యొక్క నిరంతర లేజర్ పంప్ కింద కూడా రెండవ హార్మోనిక్‌లను సమర్థవంతంగా ఉత్తేజపరచవచ్చు, మరియు థ్రెషోల్డ్ పవర్ కొన్ని వందల మైక్రోవాట్‌లంత తక్కువగా ఉంటుంది (మూర్తి 1). ఇంకా, పంప్ కాంతిని నిరంతర లేజర్ యొక్క మూడు విభిన్న తరంగదైర్ఘ్యాలకు (1270/1550/1590 nm) విస్తరించినప్పుడు, ఆరు ఫ్రీక్వెన్సీ మార్పిడి తరంగదైర్ఘ్యాలలో ప్రతిదాని వద్ద మూడు రెండవ హార్మోనిక్‌లు (2w1, 2w2, 2w3) మరియు మూడు సమ్ ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్స్ (w1+w2, w1+w3, w2+w3) గమనించబడ్డాయి. పంప్ లైట్‌కు బదులుగా 79.3 nm బ్యాండ్‌విడ్త్ గల అల్ట్రా-రేడియంట్ లైట్-ఎమిటింగ్ డయోడ్ (SLED) కాంతి మూలాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా, 28.3 nm బ్యాండ్‌విడ్త్ గల విస్తృత-స్పెక్ట్రమ్ రెండవ హార్మోనిక్ ఉత్పత్తి అవుతుంది (పటం 2). అదనంగా, ఈ అధ్యయనంలో డ్రై ట్రాన్స్‌ఫర్ టెక్నాలజీకి బదులుగా కెమికల్ వేపర్ డిపోజిషన్ టెక్నాలజీని ఉపయోగించగలిగితే, మరియు మైక్రో-నానో ఫైబర్ ఉపరితలంపై ఎక్కువ దూరాలకు గాలియం సెలెనైడ్ క్రిస్టల్స్ యొక్క తక్కువ పొరలను పెంచగలిగితే, రెండవ హార్మోనిక్ మార్పిడి సామర్థ్యం మరింత మెరుగుపడుతుందని భావిస్తున్నారు.

పటం 1. ఆల్-ఫైబర్ నిర్మాణంలో రెండవ హార్మోనిక్ ఉత్పత్తి వ్యవస్థ మరియు ఫలితాలు

పటం 2 నిరంతర ఆప్టికల్ పంపింగ్ కింద బహుళ-తరంగదైర్ఘ్య మిక్సింగ్ మరియు విస్తృత-స్పెక్ట్రమ్ రెండవ హార్మోనిక్స్