Giň spektrde ikinji garmonikalaryň oýanmagy

Giň spektrde ikinji garmonikalaryň oýanmagy

1960-njy ýyllarda ikinji derejeli çyzykly däl optiki effektleriň açylmagyndan bäri, barlagçylaryň giň gyzyklanmasyny döretdi, şu wagta çenli ikinji garmonika we ýygylyk effektlerine esaslanyp, iň ýokary ultramelewşe şöhlelerden uzak infragyzyl zolaklara çenli...lazerlerlazeriň ösüşine uly goşant goşdy,optikimaglumatlary gaýtadan işlemek, ýokary çözgütli mikroskopiki suratlandyrma we beýleki ugurlar. Çyzykly däl esasdaoptikawe polýarizasiýa teoriýasyna görä, deň derejeli çyzykly däl optiki täsir kristal simmetriýasy bilen ýakyndan baglanyşyklydyr we çyzykly däl koeffisiýent diňe merkezi däl inwersiýa simmetriki gurşawlarda nola deň däl. Iň esasy ikinji derejeli çyzykly däl täsir hökmünde, ikinji garmonikler amorf görnüşi we merkezi inwersiýanyň simmetriýasy sebäpli olaryň döremegine we kwars süýüminde netijeli ulanylmagyna uly päsgelçilik döredýär. Häzirki wagtda polýarizasiýa usullary (optiki polýarizasiýa, termal polýarizasiýa, elektrik meýdanynyň polýarizasiýa) optiki süýümiň material merkezi inwersiýasynyň simmetriýasyny emeli usulda ýok edip we optiki süýümiň ikinji derejeli çyzykly dälligini netijeli gowulandyryp biler. Şeýle-de bolsa, bu usul çylşyrymly we talap ediji taýýarlyk tehnologiýasyny talap edýär we diňe diskret tolkun uzynlyklarynda kwazifaza gabat gelýän şertleri kanagatlandyryp biler. Eho diwar režimine esaslanýan optiki süýümiň rezonans halkasy ikinji garmonikleriň giň spektrli gyjyndyrylmagyny çäklendirýär. Süýümiň ýüz gurluşynyň simmetriýasyny bozmak bilen, ýörite gurluş süýümindäki ýüz ikinji garmonikleri belli bir derejede güýçlendirilýär, ýöne henizem örän ýokary pik güýji bilen femtosekund nasos impulsyna baglydyr. Şonuň üçin, ähli süýümli gurluşlarda ikinji derejeli çyzykly däl optiki täsirleriň döremegi we konwersiýanyň netijeliliginiň ýokarlandyrylmagy, esasanam pes kuwwatly, üznüksiz optiki nasosda giň spektrli ikinji garmonikalaryň döredilmegi, çyzykly däl süýümli optika we enjamlar ulgamynda çözülmeli esasy meseleler bolup, möhüm ylmy ähmiýete we giň ulanylyş gymmatyna eýedir.

Hytaýdaky ylmy-barlag topary mikro-nano süýümli gatlakly galliý selenid kristal faza integrasiýa shemasyny teklip etdi. Galliý selenid kristallarynyň ýokary ikinji derejeli çyzykly dälliginden we uzak aralykly tertipleşdirilişinden peýdalanmak arkaly giň spektrli ikinji garmoniki gyjyndyrma we köp ýygylykly öwrülme prosesi amala aşyrylýar, bu bolsa süýümde köp parametrik prosesleri güýçlendirmek we giň zolakly ikinji garmoniki taýýarlamak üçin täze çözgüt hödürleýär.ýagtylyk çeşmeleriŞemada ikinji garmoniki we jemi ýygylyk täsiriniň netijeli oýandyrylmagy, esasan, aşakdaky üç esasy şerte baglydyr: galliý selenidiniň arasyndaky uzak ýagtylyk-madde özara täsir aralygy wemikro-nano süýüm, gatlakly galliý selenid kristalynyň ýokary ikinji derejeli çyzykly dälligi we uzak aralyk tertibi, şeýle hem esasy ýygylyk we ýygylyk iki esse artyş režiminiň faza gabat gelme şertleri kanagatlandyrylýar.

Synagda, alaw skanerleme konus ulgamy tarapyndan taýýarlanan mikro-nano süýümi millimetr tertibinde birmeňzeş konus sebitine eýedir, bu bolsa nasos çyrasy we ikinji garmonik tolkun üçin uzyn çyzykly däl hereket uzynlygyny üpjün edýär. Integrasiýa edilen galliý selenid kristalynyň ikinji derejeli çyzykly däl polýarizasiýa ukyby 170 pm/V-den geçýär, bu bolsa optik süýümiň içki çyzykly däl polýarizasiýa ukybyndan has ýokarydyr. Mundan başga-da, galliý selenid kristalynyň uzak aralykly tertipleşdirilen gurluşy ikinji garmonikalaryň üznüksiz faza interferensiýasyny üpjün edýär we mikro-nano süýümdäki uly çyzykly däl hereket uzynlygynyň artykmaçlygyny doly ulanýar. Has möhümi, nasos optiki esas režimi (HE11) bilen ikinji garmonik ýokary tertip režimi (EH11, HE31) arasyndaky faza gabat gelmegi konusyň diametrini dolandyrmak we soňra mikro-nano süýümi taýýarlamak wagtynda tolkun geçirijisiniň dispersiýasyny düzgünleşdirmek arkaly amala aşyrylýar.

Ýokardaky şertler mikro-nano süýüminde ikinji garmonikalaryň netijeli we giň zolakly gozgalmagynyň esasyny düzýär. Tejribe nanowatt derejesinde ikinji garmonikalaryň çykyşynyň 1550 nm pikosekund impulsly lazer nasosynyň aşagynda gazanylyp bilinjekdigini we ikinji garmonikalaryň hem şol bir tolkun uzynlygyndaky üznüksiz lazer nasosynyň aşagynda netijeli gozgalýandygyny we bosaga kuwwatynyň birnäçe ýüz mikrowatta çenli pesdigini görkezýär (1-nji surat). Mundan başga-da, nasos çyrasy üznüksiz lazeriň üç dürli tolkun uzynlygyna (1270/1550/1590 nm) uzadylanda, alty ýygylyk öwrüliş tolkun uzynlygynyň her birinde üç sekuntlyk garmonika (2w1, 2w2, 2w3) we üç jemi ýygylyk signaly (w1+w2, w1+w3, w2+w3) syn edilýär. Nasos çyrasyny 79,3 nm geçirijilik zolagy bolan ultra şöhle saçýan diod (SLED) ýagtylyk çeşmesi bilen çalşyrmak arkaly 28,3 nm geçirijilik zolagy bolan giň spektrli ikinji garmonika döredilýär (2-nji surat). Mundan başga-da, eger bu gözlegde gurak geçirijilik tehnologiýasynyň ornuny tutmak üçin himiki bug çökündi tehnologiýasy ulanylyp bilinse we uzak aralyklarda mikro-nano süýüminiň ýüzünde galliý selenid kristallarynyň az gatlagy ösdürilip bilinse, ikinji garmoniki öwrüliş netijeliliginiň has-da gowulanmagyna garaşylýar.

1-nji SURAT. Ikinji garmonik generasiýa ulgamy we netijeleri ähli süýümli gurluşa getirýär

2-nji surat Üznüksiz optiki nasosyň aşagynda köp tolkunly garyşdyrma we giň spektrli ikinji garmonikalar