ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນຂອງປະສົມກົມກຽວທີສອງໃນສະເປກກວ້າງ

ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນຂອງປະສົມກົມກຽວທີສອງໃນສະເປກກວ້າງ

ນັບຕັ້ງແຕ່ການຄົ້ນພົບຜົນກະທົບຂອງ optical nonlinear ທີສອງໃນຊຸມປີ 1960, ໄດ້ກະຕຸ້ນຄວາມສົນໃຈຢ່າງກວ້າງຂວາງຂອງນັກຄົ້ນຄວ້າ, ມາຮອດປັດຈຸບັນ, ໂດຍອີງໃສ່ຜົນກະທົບປະສົມກົມກຽວທີສອງ, ແລະຄວາມຖີ່, ໄດ້ຜະລິດຈາກ ultraviolet ທີ່ຮ້າຍໄປແຖບ infrared ໄກຂອງ.ເລເຊີ, ສົ່ງເສີມການພັດທະນາຂອງເລເຊີຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ,opticalການ​ປຸງ​ແຕ່ງ​ຂໍ້​ມູນ​ຂ່າວ​ສານ​, ການ​ຖ່າຍ​ຮູບ​ກ້ອງ​ຈຸ​ລະ​ທັດ​ຄວາມ​ລະ​ອຽດ​ສູງ​ແລະ​ຂົງ​ເຂດ​ອື່ນໆ​. ອີງຕາມ nonlinearແວ່ນຕາແລະທິດສະດີ polarization, ຜົນກະທົບທາງແສງຕາມລໍາດັບ nonlinear ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງຢ່າງໃກ້ຊິດກັບ symmetry ໄປເຊຍກັນ, ແລະຕົວຄູນ nonlinear ບໍ່ແມ່ນສູນພຽງແຕ່ໃນສື່ມວນຊົນ symmetric inversion ທີ່ບໍ່ແມ່ນສູນກາງ. ໃນຖານະເປັນຜົນກະທົບ nonlinear ຄໍາສັ່ງທີສອງພື້ນຖານທີ່ສຸດ, harmonics ທີສອງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຂັດຂວາງການຜະລິດຂອງເຂົາເຈົ້າແລະການນໍາໃຊ້ປະສິດທິພາບໃນເສັ້ນໄຍ quartz ເນື່ອງຈາກວ່າຮູບແບບ amorphous ແລະ symmetry ຂອງ inversion ສູນກາງ. ໃນປັດຈຸບັນ, ວິທີການ polarization (polarization optical, polarization ຄວາມຮ້ອນ, polarization ພາກສະຫນາມໄຟຟ້າ) ປອມສາມາດທໍາລາຍ symmetry ຂອງ inversion ສູນກາງວັດສະດຸຂອງເສັ້ນໄຍ optical, ແລະປະສິດທິຜົນປັບປຸງ nonlinearity ທີສອງຂອງເສັ້ນໄຍ optical. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ວິທີການນີ້ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີເຕັກນິກການກະກຽມທີ່ຊັບຊ້ອນແລະຄວາມຕ້ອງການ, ແລະພຽງແຕ່ສາມາດຕອບສະຫນອງເງື່ອນໄຂການຈັບຄູ່ quasi-phase ໃນ wavelengths ແຍກ. ວົງແຫວນສະທ້ອນແສງໃຍແສງໂດຍອີງໃສ່ຮູບແບບຝາແອັກໂກ້ຈຳກັດຄວາມຕື່ນເຕັ້ນຂອງສະເປກທຣັມກວ້າງຂອງປະສົມກົມກຽວທີສອງ. ໂດຍ breaking symmetry ຂອງໂຄງສ້າງພື້ນຜິວຂອງເສັ້ນໄຍ, ການປະສົມກົມກຽວຂອງພື້ນຜິວທີສອງໃນເສັ້ນໄຍໂຄງສ້າງພິເສດໄດ້ຖືກປັບປຸງໃນລະດັບໃດຫນຶ່ງ, ແຕ່ຍັງຂຶ້ນກັບກໍາມະຈອນເຕັ້ນ femtosecond ທີ່ມີພະລັງງານສູງສຸດສູງຫຼາຍ. ດັ່ງນັ້ນ, ການຜະລິດຜົນກະທົບ optical nonlinear ລໍາດັບທີສອງໃນໂຄງສ້າງເສັ້ນໄຍທັງຫມົດແລະການປັບປຸງປະສິດທິພາບການແປງ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນການຜະລິດຂອງ harmonics ທີສອງກ້ວາງ spectrum ໃນພະລັງງານຕ່ໍາ, ການສູບ optical ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ແມ່ນບັນຫາພື້ນຖານທີ່ຕ້ອງໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂ. ໃນພາກສະຫນາມຂອງເສັ້ນໄຍ optics ແລະອຸປະກອນ nonlinear, ແລະມີຄວາມສໍາຄັນທາງວິທະຍາສາດທີ່ສໍາຄັນແລະມູນຄ່າການນໍາໃຊ້ກ້ວາງ.

ທີມວິໄຈໃນປະເທດຈີນໄດ້ສະເໜີໂຄງຮ່າງການລວມຕົວຂອງກາລຽມເຊເລນິດໄປເຊຍກັນເປັນຊັ້ນໆດ້ວຍເສັ້ນໄຍໄມໂຄນາໂນ. ໂດຍການໃຊ້ປະໂຍດຈາກຄວາມບໍ່ເປັນເສັ້ນລຳດັບທີ່ສອງສູງ ແລະ ການຈັດລຽງລຳດັບໄລຍະໄກຂອງໄປເຊຍກັນ gallium selenide, ຂະບວນການປ່ຽນຄວາມຖີ່ອັນໜຶ່ງອັນກວ້າງຂອງຄວາມຕື່ນເຕັ້ນ ແລະ ຄວາມຖີ່ຂອງຄວາມຖີ່ແມ່ນໄດ້ຮັບຮູ້, ສະໜອງການແກ້ໄຂໃໝ່ສຳລັບການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຂະບວນການຫຼາຍພາລາມິເຕີໃນ ເສັ້ນໄຍແລະການກະກຽມຄວາມຖີ່ຂອງຄວາມຖີ່ສອງ-ປະສົມກົມກຽວແຫຼ່ງແສງ. ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນທີ່ມີປະສິດທິພາບຂອງຜົນກະທົບຄວາມຖີ່ແລະຄວາມຖີ່ປະສົມກົມກຽວທີສອງໃນໂຄງການສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນຂຶ້ນກັບສາມເງື່ອນໄຂທີ່ສໍາຄັນຕໍ່ໄປນີ້: ໄລຍະການພົວພັນລະຫວ່າງແສງສະຫວ່າງຍາວລະຫວ່າງ gallium selenide ແລະ.ເສັ້ນໄຍ micro-nano, ຄໍາສັ່ງ nonlinearity ທີສອງສູງແລະຄໍາສັ່ງຍາວຂອງຊັ້ນຂອງ crystalline gallium selenide, ແລະເງື່ອນໄຂການຈັບຄູ່ໄລຍະຂອງຄວາມຖີ່ພື້ນຖານແລະຄວາມຖີ່ສອງເທົ່າແມ່ນພໍໃຈ.

ໃນການທົດລອງ, ເສັ້ນໄຍ micro-nano ທີ່ກະກຽມໂດຍລະບົບ tapering scanning flame ມີພາກພື້ນ cone ເອກະພາບໃນຄໍາສັ່ງຂອງ millimeter, ເຊິ່ງສະຫນອງຄວາມຍາວການປະຕິບັດ nonlinear ສໍາລັບແສງສະຫວ່າງ pump ແລະຄື້ນປະສົມກົມກຽວທີສອງ. ຄວາມອາດສາມາດຂົ້ວໂລກແບບບໍ່ເປັນເສັ້ນເປັນລຳດັບທີ 2 ຂອງກາລຽມເຊເລໄນດທີ່ປະສົມປະສານແມ່ນເກີນ 170 ໂມງແລງ/ວີ, ເຊິ່ງສູງກວ່າຄວາມສາມາດຂົ້ວໂລກທີ່ບໍ່ເປັນເສັ້ນພາຍໃນຂອງເສັ້ນໄຍແສງ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ໂຄງສ້າງທີ່ສັ່ງໃນໄລຍະຍາວຂອງໄປເຊຍກັນ gallium selenide ຮັບປະກັນການແຊກແຊງໄລຍະຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງປະສົມກົມກຽວທີສອງ, ໃຫ້ການຫຼິ້ນຢ່າງເຕັມທີ່ເພື່ອປະໂຫຍດຂອງຄວາມຍາວການປະຕິບັດທີ່ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນຂະຫນາດໃຫຍ່ໃນເສັ້ນໄຍ micro-nano. ສິ່ງທີ່ສໍາຄັນກວ່ານັ້ນ, ການຈັບຄູ່ໄລຍະລະຫວ່າງໂຫມດຖານ optical ສູບ (HE11) ແລະໂຫມດຄໍາສັ່ງສູງປະສົມກົມກຽວທີສອງ (EH11, HE31) ໄດ້ຖືກຮັບຮູ້ໂດຍການຄວບຄຸມເສັ້ນຜ່າກາງຂອງໂກນແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຄວບຄຸມການກະແຈກກະຈາຍ waveguide ໃນລະຫວ່າງການກະກຽມຂອງເສັ້ນໄຍ micro-nano.

ເງື່ອນໄຂຂ້າງເທິງນີ້ວາງພື້ນຖານສໍາລັບຄວາມຕື່ນເຕັ້ນທີ່ມີປະສິດທິພາບແລະກວ້າງຂອງສານປະສົມທີສອງໃນເສັ້ນໄຍ micro-nano. ການທົດລອງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຜົນຜະລິດຂອງ harmonics ທີສອງໃນລະດັບ nanowatt ສາມາດບັນລຸໄດ້ພາຍໃຕ້ 1550 nm picosecond pulse laser pump, ແລະ harmonics ທີສອງຍັງສາມາດຕື່ນເຕັ້ນປະສິດທິພາບພາຍໃຕ້ pump laser ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງ wavelength ດຽວກັນ, ແລະພະລັງງານໃກ້ຈະເຂົ້າສູ່ເປັນ. ຕໍ່າຫຼາຍຮ້ອຍໄມໂຄວັດ (ຮູບ 1). ນອກຈາກນັ້ນ, ເມື່ອແສງປັ໊ມຖືກຂະຫຍາຍອອກເປັນສາມຄື້ນຄວາມຖີ່ຂອງເລເຊີຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ (1270/1550/1590 nm), ການປະສົມກົມກຽວສາມທີສອງ (2w1, 2w2, 2w3) ແລະສາມສັນຍານຄວາມຖີ່ລວມ (w1+w2, w1+w3, w2+) w3​) ແມ່ນ​ສັງ​ເກດ​ເຫັນ​ຢູ່​ໃນ​ແຕ່​ລະ​ຂອງ​ການ​ປ່ຽນ​ແປງ​ຄວາມ​ຖີ່​ຫົກ wavelengths​. ໂດຍການປ່ຽນແທນໄຟປັ໊ມດ້ວຍແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ ultra-radiant light-emitting diode (SLED) ທີ່ມີແບນວິດຂອງ 79.3 nm, ຄວາມກວ້າງຂອງຄວາມກົມກຽວທີສອງທີ່ມີແບນວິດຂອງ 28.3 nm ຖືກສ້າງຂື້ນ (ຮູບ 2). ນອກຈາກນັ້ນ, ຖ້າເທກໂນໂລຍີການປ່ອຍອາຍພິດທາງເຄມີສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອທົດແທນເຕັກໂນໂລຢີການໂອນແຫ້ງໃນການສຶກສານີ້, ແລະຊັ້ນຫນ້ອຍຂອງໄປເຊຍກັນ gallium selenide ສາມາດປູກຢູ່ເທິງພື້ນຜິວຂອງເສັ້ນໄຍ micro-nano ໃນໄລຍະທາງໄກ, ປະສິດທິພາບການແປງປະສົມກົມກຽວທີສອງຄາດວ່າຈະມີ. ທີ່​ຈະ​ໄດ້​ຮັບ​ການ​ປັບ​ປຸງ​ຕື່ມ​ອີກ​.

ຮູບ. 1 ລະບົບການຜະລິດປະສົມກົມກຽວທີສອງແລະຜົນໄດ້ຮັບໃນໂຄງສ້າງເສັ້ນໄຍທັງຫມົດ

ຮູບທີ 2 ການປະສົມຫຼາຍຄື້ນ ແລະ ຄວາມກວ້າງຂອງຄວາມກົມກຽວທີສອງພາຍໃຕ້ການສູບແສງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ