വിശാലമായ സ്പെക്ട്രത്തിൽ രണ്ടാം ഹാർമോണിക്സിൻ്റെ ആവേശം

വിശാലമായ സ്പെക്ട്രത്തിൽ രണ്ടാം ഹാർമോണിക്സിൻ്റെ ആവേശം

1960-കളിൽ രണ്ടാം-ഓർഡർ നോൺ-ലീനിയർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്റ്റുകൾ കണ്ടെത്തിയതുമുതൽ, ഗവേഷകരിൽ വലിയ താൽപ്പര്യം ഉണർത്തിയിട്ടുണ്ട്, ഇതുവരെ, രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്, ഫ്രീക്വൻസി ഇഫക്റ്റുകൾ അടിസ്ഥാനമാക്കി, തീവ്രമായ അൾട്രാവയലറ്റ് മുതൽ ഫാർ ഇൻഫ്രാറെഡ് ബാൻഡ് വരെ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെട്ടു.ലേസറുകൾ, ലേസർ വികസനം വളരെയധികം പ്രോത്സാഹിപ്പിച്ചു,ഒപ്റ്റിക്കൽവിവര പ്രോസസ്സിംഗ്, ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ മൈക്രോസ്കോപ്പിക് ഇമേജിംഗ്, മറ്റ് ഫീൽഡുകൾ. നോൺലീനിയർ അനുസരിച്ച്ഒപ്റ്റിക്സ്ധ്രുവീകരണ സിദ്ധാന്തവും, ഈവൻ-ഓർഡർ നോൺ-ലീനിയർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്റ്റ് ക്രിസ്റ്റൽ സമമിതിയുമായി അടുത്ത ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ നോൺ-സെൻട്രൽ ഇൻവെർഷൻ സിമ്മട്രിക് മീഡിയയിൽ മാത്രം നോൺ-ലീനിയർ കോഫിഫിഷ്യൻ്റ് പൂജ്യമല്ല. ഏറ്റവും അടിസ്ഥാനപരമായ സെക്കൻഡ്-ഓർഡർ നോൺ-ലീനിയർ ഇഫക്റ്റ് എന്ന നിലയിൽ, രൂപരഹിതമായ രൂപവും മധ്യവിപരീതത്തിൻ്റെ സമമിതിയും കാരണം രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്സ് അവയുടെ ഉൽപാദനത്തെയും ക്വാർട്സ് ഫൈബറിലെ ഫലപ്രദമായ ഉപയോഗത്തെയും വളരെയധികം തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു. നിലവിൽ, ധ്രുവീകരണ രീതികൾക്ക് (ഒപ്റ്റിക്കൽ ധ്രുവീകരണം, താപ ധ്രുവീകരണം, വൈദ്യുത ഫീൽഡ് ധ്രുവീകരണം) ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിൻ്റെ മെറ്റീരിയൽ സെൻ്റർ വിപരീതത്തിൻ്റെ സമമിതിയെ കൃത്രിമമായി നശിപ്പിക്കാനും ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിൻ്റെ രണ്ടാം ക്രമം ഇല്ലാത്തതും ഫലപ്രദമായി മെച്ചപ്പെടുത്താനും കഴിയും. എന്നിരുന്നാലും, ഈ രീതിക്ക് സങ്കീർണ്ണവും ആവശ്യപ്പെടുന്നതുമായ തയ്യാറെടുപ്പ് സാങ്കേതികവിദ്യ ആവശ്യമാണ്, കൂടാതെ വ്യതിരിക്ത തരംഗദൈർഘ്യത്തിൽ മാത്രമേ ക്വാസി-ഫേസ് പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ വ്യവസ്ഥകൾ പാലിക്കാൻ കഴിയൂ. എക്കോ വാൾ മോഡ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബർ റെസൊണൻ്റ് റിംഗ് രണ്ടാം ഹാർമോണിക്സിൻ്റെ വൈഡ് സ്പെക്ട്രം ആവേശത്തെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. ഫൈബറിൻ്റെ ഉപരിതല ഘടനയുടെ സമമിതിയെ തകർക്കുന്നതിലൂടെ, പ്രത്യേക ഘടന ഫൈബറിലെ ഉപരിതല രണ്ടാം ഹാർമോണിക്സ് ഒരു പരിധിവരെ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു, പക്ഷേ ഇപ്പോഴും വളരെ ഉയർന്ന പീക്ക് പവർ ഉള്ള ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് പമ്പ് പൾസിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. അതിനാൽ, ഓൾ-ഫൈബർ ഘടനകളിൽ സെക്കൻഡ്-ഓർഡർ നോൺ-ലീനിയർ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഇഫക്റ്റുകളുടെ ജനറേഷൻ, പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തൽ, പ്രത്യേകിച്ച് ലോ-പവർ, തുടർച്ചയായ ഒപ്റ്റിക്കൽ പമ്പിംഗിൽ വൈഡ്-സ്പെക്ട്രം സെക്കൻഡ് ഹാർമോണിക്സ് സൃഷ്ടിക്കൽ എന്നിവ പരിഹരിക്കപ്പെടേണ്ട അടിസ്ഥാന പ്രശ്‌നങ്ങളാണ്. നോൺ-ലീനിയർ ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക്‌സ്, ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയുടെ മേഖലയിൽ, പ്രധാനപ്പെട്ട ശാസ്ത്രീയ പ്രാധാന്യവും വിശാലമായ ആപ്ലിക്കേഷൻ മൂല്യവുമുണ്ട്.

ചൈനയിലെ ഒരു ഗവേഷക സംഘം മൈക്രോ-നാനോ ഫൈബറുമായി ലേയേർഡ് ഗാലിയം സെലിനൈഡ് ക്രിസ്റ്റൽ ഫേസ് ഇൻ്റഗ്രേഷൻ സ്കീം നിർദ്ദേശിച്ചു. ഗാലിയം സെലിനൈഡ് ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ ഉയർന്ന സെക്കൻഡ്-ഓർഡർ നോൺ-ലീനിയറിറ്റിയും ലോംഗ്-റേഞ്ച് ഓർഡറിംഗും പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നതിലൂടെ, ഒരു വൈഡ്-സ്പെക്ട്രം സെക്കൻഡ്-ഹാർമോണിക് എക്‌സിറ്റേഷനും മൾട്ടി-ഫ്രീക്വൻസി കൺവേർഷൻ പ്രക്രിയയും സാക്ഷാത്കരിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് മൾട്ടി-പാരാമെട്രിക് പ്രക്രിയകൾ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഒരു പുതിയ പരിഹാരം നൽകുന്നു. ഫൈബറും ബ്രോഡ്ബാൻഡ് സെക്കൻഡ് ഹാർമോണിക് തയ്യാറാക്കലുംപ്രകാശ സ്രോതസ്സുകൾ. സ്കീമിലെ രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്, സം ഫ്രീക്വൻസി ഇഫക്റ്റിൻ്റെ കാര്യക്ഷമമായ ഉത്തേജനം പ്രധാനമായും ഇനിപ്പറയുന്ന മൂന്ന് പ്രധാന വ്യവസ്ഥകളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു: ഗാലിയം സെലിനൈഡും തമ്മിലുള്ള ദീർഘമായ പ്രകാശ-ദ്രവ്യ പ്രതിപ്രവർത്തന ദൂരംമൈക്രോ-നാനോ ഫൈബർ, ലേയേർഡ് ഗാലിയം സെലിനൈഡ് ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ ഉയർന്ന സെക്കൻഡ്-ഓർഡർ നോൺ-ലീനിയാരിറ്റിയും ലോംഗ്-റേഞ്ച് ഓർഡറും, അടിസ്ഥാന ആവൃത്തിയുടെയും ഫ്രീക്വൻസി ഡബ്ലിംഗ് മോഡിൻ്റെയും ഘട്ടം പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ വ്യവസ്ഥകൾ എന്നിവ തൃപ്തികരമാണ്.

പരീക്ഷണത്തിൽ, ഫ്ലേം സ്കാനിംഗ് ടാപ്പറിംഗ് സിസ്റ്റം തയ്യാറാക്കിയ മൈക്രോ-നാനോ ഫൈബറിന് മില്ലിമീറ്ററിൻ്റെ ക്രമത്തിൽ ഒരു ഏകീകൃത കോൺ മേഖലയുണ്ട്, ഇത് പമ്പ് ലൈറ്റിനും രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക് തരംഗത്തിനും ഒരു നീണ്ട നോൺ-ലീനിയർ പ്രവർത്തന ദൈർഘ്യം നൽകുന്നു. സംയോജിത ഗാലിയം സെലിനൈഡ് ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ രണ്ടാമത്തെ ക്രമമില്ലാത്ത ധ്രുവീകരണക്ഷമത 170 pm/V കവിയുന്നു, ഇത് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിൻ്റെ ആന്തരിക രേഖീയമല്ലാത്ത ധ്രുവീകരണത്തേക്കാൾ വളരെ കൂടുതലാണ്. മാത്രമല്ല, ഗാലിയം സെലിനൈഡ് ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ ദീർഘദൂര ക്രമത്തിലുള്ള ഘടന, രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്സിൻ്റെ തുടർച്ചയായ ഘട്ടം ഇടപെടൽ ഉറപ്പാക്കുന്നു, മൈക്രോ-നാനോ ഫൈബറിലെ വലിയ രേഖീയമല്ലാത്ത പ്രവർത്തന ദൈർഘ്യത്തിൻ്റെ പ്രയോജനത്തിന് പൂർണ്ണമായ പ്ലേ നൽകുന്നു. അതിലും പ്രധാനമായി, പമ്പിങ്ങ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ബേസ് മോഡും (HE11) രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക് ഹൈ ഓർഡർ മോഡും (EH11, HE31) തമ്മിലുള്ള ഫേസ് പൊരുത്തപ്പെടൽ കോൺ വ്യാസം നിയന്ത്രിച്ച് മൈക്രോ-നാനോ ഫൈബർ തയ്യാറാക്കുമ്പോൾ വേവ്ഗൈഡ് ഡിസ്പർഷൻ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിലൂടെയാണ്.

മൈക്രോ-നാനോ ഫൈബറിലെ രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്‌സിൻ്റെ കാര്യക്ഷമവും വൈഡ്-ബാൻഡ് ഉത്തേജനത്തിനും മുകളിൽ പറഞ്ഞ വ്യവസ്ഥകൾ അടിത്തറയിടുന്നു. 1550 nm പിക്കോസെക്കൻഡ് പൾസ് ലേസർ പമ്പിന് കീഴിൽ നാനോവാട്ട് ലെവലിലുള്ള രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്‌സിൻ്റെ ഔട്ട്‌പുട്ട് നേടാനാകുമെന്ന് പരീക്ഷണം കാണിക്കുന്നു, അതേ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള തുടർച്ചയായ ലേസർ പമ്പിന് കീഴിൽ രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക്‌സും കാര്യക്ഷമമായി ഉത്തേജിപ്പിക്കാനാകും, കൂടാതെ ത്രെഷോൾഡ് പവർ ഇപ്രകാരമാണ്. നൂറുകണക്കിന് മൈക്രോവാട്ടുകൾ വരെ കുറവാണ് (ചിത്രം 1). കൂടാതെ, പമ്പ് ലൈറ്റ് മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള തുടർച്ചയായ ലേസർ (1270/1550/1590 nm), മൂന്ന് സെക്കൻഡ് ഹാർമോണിക്‌സ് (2w1, 2w2, 2w3), മൂന്ന് സം ഫ്രീക്വൻസി സിഗ്നലുകൾ (w1+w2, w1+w3, w2+) എന്നിവയിലേക്ക് നീട്ടുമ്പോൾ w3) ഓരോ ആറ് ഫ്രീക്വൻസി കൺവേർഷൻ തരംഗദൈർഘ്യത്തിലും നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. 79.3 nm ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ഉള്ള ഒരു അൾട്രാ-റേഡിയൻ്റ് ലൈറ്റ്-എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡ് (SLED) പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് ഉപയോഗിച്ച് പമ്പ് ലൈറ്റ് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നതിലൂടെ, 28.3 nm ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് ഉള്ള ഒരു വൈഡ്-സ്പെക്ട്രം സെക്കൻഡ് ഹാർമോണിക് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 2). കൂടാതെ, ഈ പഠനത്തിലെ ഡ്രൈ ട്രാൻസ്ഫർ ടെക്നോളജിക്ക് പകരം കെമിക്കൽ നീരാവി ഡിപ്പോസിഷൻ ടെക്നോളജി ഉപയോഗിക്കുകയും ഗാലിയം സെലിനൈഡ് പരലുകളുടെ കുറച്ച് പാളികൾ മൈക്രോ-നാനോ ഫൈബറിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ദീർഘദൂരങ്ങളിൽ വളർത്താൻ കഴിയുകയും ചെയ്താൽ, രണ്ടാമത്തെ ഹാർമോണിക് പരിവർത്തന കാര്യക്ഷമത പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്താൻ.

അത്തിപ്പഴം. 1 രണ്ടാം ഹാർമോണിക് ജനറേഷൻ സിസ്റ്റവും ഓൾ-ഫൈബർ ഘടനയും ഉണ്ടാക്കുന്നു

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