വിശാലമായ സ്പെക്ട്രത്തിൽ രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്സിന്റെ ആവേശം

വിശാലമായ സ്പെക്ട്രത്തിൽ രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്സിന്റെ ആവേശം

1960-കളിൽ രണ്ടാം-ഓർഡർ നോൺ-ലീനിയർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്റ്റുകൾ കണ്ടെത്തിയതിനുശേഷം, ഗവേഷകരിൽ വ്യാപകമായ താൽപ്പര്യം ഉണർത്തിയിട്ടുണ്ട്, ഇതുവരെ, രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്, ഫ്രീക്വൻസി ഇഫക്റ്റുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, അങ്ങേയറ്റത്തെ അൾട്രാവയലറ്റിൽ നിന്ന് ഫാർ ഇൻഫ്രാറെഡ് ബാൻഡിലേക്ക്ലേസറുകൾ, ലേസറിന്റെ വികസനത്തെ വളരെയധികം പ്രോത്സാഹിപ്പിച്ചു,ഒപ്റ്റിക്കൽവിവര പ്രോസസ്സിംഗ്, ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ മൈക്രോസ്കോപ്പിക് ഇമേജിംഗ്, മറ്റ് ഫീൽഡുകൾ. നോൺലീനിയർ അനുസരിച്ച്ഒപ്റ്റിക്സ്പോളറൈസേഷൻ സിദ്ധാന്തത്തിൽ, ഇരട്ട-ക്രമ നോൺലീനിയർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്റ്റ് ക്രിസ്റ്റൽ സമമിതിയുമായി അടുത്ത ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ നോൺ-സെൻട്രൽ ഇൻവേർഷൻ സിമെട്രിക് മീഡിയയിൽ മാത്രം നോൺലീനിയർ കോഫിഫിഷ്യന്റ് പൂജ്യമല്ല. ഏറ്റവും അടിസ്ഥാനപരമായ രണ്ടാം-ഓർഡർ നോൺലീനിയർ ഇഫക്റ്റ് എന്ന നിലയിൽ, ക്വാർട്സ് ഫൈബറിൽ അവയുടെ ഉത്പാദനത്തെയും ഫലപ്രദമായ ഉപയോഗത്തെയും രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്സ് വളരെയധികം തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു, കാരണം അമോർഫസ് രൂപവും സെന്റർ ഇൻവേർഷന്റെ സമമിതിയും. നിലവിൽ, പോളറൈസേഷൻ രീതികൾക്ക് (ഒപ്റ്റിക്കൽ പോളറൈസേഷൻ, തെർമൽ പോളറൈസേഷൻ, ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ് പോളറൈസേഷൻ) ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിന്റെ മെറ്റീരിയൽ സെന്റർ ഇൻവേർഷന്റെ സമമിതിയെ കൃത്രിമമായി നശിപ്പിക്കാനും ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിന്റെ രണ്ടാം-ഓർഡർ നോൺലീനിയാരിറ്റി ഫലപ്രദമായി മെച്ചപ്പെടുത്താനും കഴിയും. എന്നിരുന്നാലും, ഈ രീതിക്ക് സങ്കീർണ്ണവും ആവശ്യപ്പെടുന്നതുമായ തയ്യാറെടുപ്പ് സാങ്കേതികവിദ്യ ആവശ്യമാണ്, കൂടാതെ ഡിസ്‌ക്രീറ്റ് തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളിൽ ക്വാസി-ഫേസ് പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ അവസ്ഥകൾ മാത്രമേ നിറവേറ്റാൻ കഴിയൂ. എക്കോ വാൾ മോഡിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ റെസൊണന്റ് റിംഗ് രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്‌സിന്റെ വൈഡ് സ്പെക്ട്രം ആവേശത്തെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. ഫൈബറിന്റെ ഉപരിതല ഘടനയുടെ സമമിതി തകർക്കുന്നതിലൂടെ, പ്രത്യേക ഘടന ഫൈബറിലെ ഉപരിതല രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്‌സ് ഒരു പരിധിവരെ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു, പക്ഷേ ഇപ്പോഴും വളരെ ഉയർന്ന പീക്ക് പവർ ഉള്ള ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് പമ്പ് പൾസിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. അതിനാൽ, ഓൾ-ഫൈബർ ഘടനകളിൽ രണ്ടാം-ഓർഡർ നോൺ-ലീനിയർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്റ്റുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതും പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതും, പ്രത്യേകിച്ച് കുറഞ്ഞ പവർ, തുടർച്ചയായ ഒപ്റ്റിക്കൽ പമ്പിംഗിൽ വൈഡ്-സ്പെക്ട്രം സെക്കൻഡ് ഹാർമോണിക്‌സിന്റെ ഉത്പാദനം, നോൺ-ലീനിയർ ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക്‌സിന്റെയും ഉപകരണങ്ങളുടെയും മേഖലയിൽ പരിഹരിക്കേണ്ട അടിസ്ഥാന പ്രശ്‌നങ്ങളാണ്, കൂടാതെ പ്രധാനപ്പെട്ട ശാസ്ത്രീയ പ്രാധാന്യവും വിശാലമായ ആപ്ലിക്കേഷൻ മൂല്യവുമുണ്ട്.

ചൈനയിലെ ഒരു ഗവേഷണ സംഘം മൈക്രോ-നാനോ ഫൈബറുമായി ഒരു ലെയേർഡ് ഗാലിയം സെലിനൈഡ് ക്രിസ്റ്റൽ ഫേസ് ഇന്റഗ്രേഷൻ സ്കീം നിർദ്ദേശിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഗാലിയം സെലിനൈഡ് ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ ഉയർന്ന സെക്കൻഡ്-ഓർഡർ നോൺ-ലീനിയാരിറ്റിയും ലോംഗ്-റേഞ്ച് ഓർഡറിംഗും പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നതിലൂടെ, ഒരു വൈഡ്-സ്പെക്ട്രം സെക്കൻഡ്-ഹാർമോണിക് എക്‌സിറ്റേഷനും മൾട്ടി-ഫ്രീക്വൻസി കൺവേർഷൻ പ്രക്രിയയും യാഥാർത്ഥ്യമാകുന്നു, ഇത് ഫൈബറിലെ മൾട്ടി-പാരാമെട്രിക് പ്രക്രിയകളുടെ മെച്ചപ്പെടുത്തലിനും ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് സെക്കൻഡ്-ഹാർമോണിക് തയ്യാറാക്കലിനും ഒരു പുതിയ പരിഹാരം നൽകുന്നു.പ്രകാശ സ്രോതസ്സുകൾ. സ്കീമിലെ രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്, സം ഫ്രീക്വൻസി പ്രഭാവത്തിന്റെ കാര്യക്ഷമമായ ഉത്തേജനം പ്രധാനമായും താഴെപ്പറയുന്ന മൂന്ന് പ്രധാന വ്യവസ്ഥകളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു: ഗാലിയം സെലിനൈഡിനുംമൈക്രോ-നാനോ ഫൈബർ, ലെയേർഡ് ഗാലിയം സെലിനൈഡ് ക്രിസ്റ്റലിന്റെ ഉയർന്ന രണ്ടാം-ഓർഡർ നോൺ-ലീനിയാരിറ്റിയും ദീർഘദൂര ക്രമവും, അടിസ്ഥാന ആവൃത്തിയുടെയും ആവൃത്തി ഇരട്ടിപ്പിക്കൽ മോഡിന്റെയും ഘട്ടം പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ വ്യവസ്ഥകളും തൃപ്തികരമാണ്.

പരീക്ഷണത്തിൽ, ഫ്ലേം സ്കാനിംഗ് ടേപ്പറിംഗ് സിസ്റ്റം തയ്യാറാക്കിയ മൈക്രോ-നാനോ ഫൈബറിന് മില്ലിമീറ്റർ ക്രമത്തിൽ ഒരു ഏകീകൃത കോൺ മേഖലയുണ്ട്, ഇത് പമ്പ് ലൈറ്റിനും രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക് തരംഗത്തിനും ഒരു നീണ്ട നോൺ-ലീനിയർ പ്രവർത്തന ദൈർഘ്യം നൽകുന്നു. സംയോജിത ഗാലിയം സെലിനൈഡ് ക്രിസ്റ്റലിന്റെ രണ്ടാമത്തെ ഓർഡർ നോൺ-ലീനിയർ പോളറൈസബിലിറ്റി 170 pm/V കവിയുന്നു, ഇത് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിന്റെ ആന്തരിക നോൺ-ലീനിയർ പോളറൈസബിലിറ്റിയേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്. മാത്രമല്ല, ഗാലിയം സെലിനൈഡ് ക്രിസ്റ്റലിന്റെ ദീർഘദൂര ഓർഡർ ചെയ്ത ഘടന രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്സിന്റെ തുടർച്ചയായ ഘട്ടം ഇടപെടൽ ഉറപ്പാക്കുന്നു, ഇത് മൈക്രോ-നാനോ ഫൈബറിലെ വലിയ നോൺ-ലീനിയർ പ്രവർത്തന ദൈർഘ്യത്തിന്റെ ഗുണത്തിന് പൂർണ്ണ പ്ലേ നൽകുന്നു. ഏറ്റവും പ്രധാനമായി, പമ്പിംഗ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ബേസ് മോഡ് (HE11) നും രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക് ഹൈ ഓർഡർ മോഡിനും (EH11, HE31) ഇടയിലുള്ള ഘട്ടം പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ കോൺ വ്യാസം നിയന്ത്രിക്കുന്നതിലൂടെയും മൈക്രോ-നാനോ ഫൈബർ തയ്യാറാക്കുമ്പോൾ വേവ്ഗൈഡ് ഡിസ്പർഷൻ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിലൂടെയും സാക്ഷാത്കരിക്കപ്പെടുന്നു.

മൈക്രോ-നാനോ ഫൈബറിലെ സെക്കൻഡ് ഹാർമോണിക്‌സിന്റെ കാര്യക്ഷമവും വൈഡ്-ബാൻഡ് ഉത്തേജനത്തിനും മുകളിൽ പറഞ്ഞ സാഹചര്യങ്ങൾ അടിത്തറയിടുന്നു. 1550 nm പിക്കോസെക്കൻഡ് പൾസ് ലേസർ പമ്പിൽ നാനോവാട്ട് തലത്തിൽ സെക്കൻഡ് ഹാർമോണിക്‌സിന്റെ ഔട്ട്‌പുട്ട് നേടാനാകുമെന്നും, അതേ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള തുടർച്ചയായ ലേസർ പമ്പിൽ രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്‌സും കാര്യക്ഷമമായി ഉത്തേജിപ്പിക്കാനാകുമെന്നും, ത്രെഷോൾഡ് പവർ നൂറുകണക്കിന് മൈക്രോവാട്ട് വരെ കുറവാണെന്നും പരീക്ഷണം കാണിക്കുന്നു (ചിത്രം 1). കൂടാതെ, പമ്പ് ലൈറ്റ് തുടർച്ചയായ ലേസറിന്റെ മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളിലേക്ക് (1270/1550/1590 nm) വ്യാപിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ആറ് ഫ്രീക്വൻസി കൺവേർഷൻ തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളിൽ ഓരോന്നിലും മൂന്ന് സെക്കൻഡ് ഹാർമോണിക്‌സും (2w1, 2w2, 2w3) മൂന്ന് സം ഫ്രീക്വൻസി സിഗ്നലുകളും (w1+w2, w1+w3, w2+w3) നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. പമ്പ് ലൈറ്റ് 79.3 nm ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ഉള്ള ഒരു അൾട്രാ-റേഡിയന്റ് ലൈറ്റ്-എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡ് (SLED) പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നതിലൂടെ, 28.3 nm ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ഉള്ള ഒരു വൈഡ്-സ്പെക്ട്രം സെക്കൻഡ് ഹാർമോണിക് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 2). കൂടാതെ, ഈ പഠനത്തിലെ ഡ്രൈ ട്രാൻസ്ഫർ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് പകരമായി കെമിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിക്കാനും, മൈക്രോ-നാനോ ഫൈബറിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ദീർഘദൂരങ്ങളിൽ ഗാലിയം സെലിനൈഡ് ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ കുറച്ച് പാളികൾ വളർത്താനും കഴിയുമെങ്കിൽ, രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക് പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.

ചിത്രം 1 രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക് ജനറേഷൻ സിസ്റ്റവും അതിന്റെ ഫലമായി പൂർണ്ണ ഫൈബർ ഘടനയും ഉണ്ടാകുന്നു.

ചിത്രം 2 തുടർച്ചയായ ഒപ്റ്റിക്കൽ പമ്പിംഗിന് കീഴിലുള്ള മൾട്ടി-വേവ്ലെങ്ത് മിക്സിംഗും വൈഡ്-സ്പെക്ട്രം സെക്കൻഡ് ഹാർമോണിക്സും