Második harmonikus generációs technológia optikai szálakban
A második - rendelés nemlinearitás nagy jelentőséggel bír számos alkalmazásban, beleértve a precíziós frekvencia metrológiát, az optikai órákat, a molekuláris képalkotást és a kvantuminformációk feldolgozását. Az optikai szálak, nagy nemlinearitásuk és tömörségük miatt, ideális platform a nemlineáris hatások tanulmányozásához. Az optikai szálak inverziós szimmetriája azonban megnehezíti a második - rendelés nemlineáris hatásait, ezáltal akadályozva az összes - rost második - rendellenességet.
Jelenleg a kutatók képesek voltak közvetlenül elérni a második harmonikus generációt (SHG) az optikai szálak magjában vagy burkolatában. A - fázis az SHG -hez az optikai szálakban elsősorban olyan technikák révén teljesülnek, mint például a - szervezett fázismegfelelő, kvázi - fázis -illesztés és az integrált anyag - segített fázis -illesztés. Az optikai szálak SHG technológiája azonban továbbra is különféle kihívásokkal néz szembe, például az alapvető hullám (FW) forrás és az SHG közepes, alacsony átlagos kimeneti teljesítmény és a komplex előfeldolgozás szükségességével. Ezenkívül néhány tanulmány felhasználta a Cherenkov sugárzási fázis illesztését az SHG eléréséhez; A második harmonikus (SH) azonban nem a magon belül generálódik, hanem a burkolatban, ami szivárgási módot eredményez, gyors teljesítménycsökkenéssel és rossz sugárminőséggel. Hogyan lehet közvetlenül generálni a magas - sugarat - minőségi SH a magon belül, az összes - rostszerkezet felhasználásával, mielőtt előfeldolgoznák a parancsot.
NEGREG Az összes - rost véletlenszerű üregszerkezet közvetlenül generál magas - Beam - minőségi második harmonikus a szálmagban
A közelmúltban a Tsinghua Egyetem Precision Instruments Osztályának fejlett lézer -technológiai kutatócsoportja elérte az összes - rost magas - Beam - minőségi shg -t a szálmagon belül egy véletlenszerű szálas lézerben. A nyereség szempontjából a fázis -illesztést elsősorban az FW és az SH által indukált periódusos elektromos mezőn keresztül érik el, miközben a véletlenszerű lézer passzív spatio - időbeli nyereségmodulációs mechanizmusát használják, és növeljük a nemlineáris nyereséghosszot a második harmonikus nyereség fokozása érdekében. A visszajelzés szempontjából az elosztott visszacsatolási mechanizmust és a pontos visszacsatolási eszközöket kombináltuk, hogy véletlenszerű rezonáns üreget képezzenek az SH számára. A kísérletben az SHG nem igényelt előkészítési időt vagy előfeldolgozást. Az egyedi nyereség- és visszacsatolási konfiguráció miatt az FW -t és az SH -t ugyanabból a véletlenszerű üregből állítottuk elő, és az SH közvetlenül a szálmagból származik, átlagos kimeneti teljesítménye 10,06 MW. Ezenkívül ez a tanulmány egy innovatív elméleti modellt javasol, amely párosítja az önmagát - A szervezett SHG elméletet az általános nemlineáris Schrödinger egyenlettel, lehetővé téve az SH és FW spektrális fejlődésének szinkronizált szimulációját. Ez a struktúra teljes mértékben kihasználja az optikai szálak előnyeit, elérve az összes - rost magas - Beam {- minőségi SHG -t a szálmagon belül, a környezeti érzékelés, a száloptikai kommunikáció és az optikai frekvenciák fésüléseinek potenciális alkalmazásaival.
A megállapításokat a 2025. márciusi nagyteljesítményű lézeres tudomány és mérnöki kiadásban tették közzé (Yousi Yang, Dan Li, Pei Li, Guohao Fu, Tiancheng Qi, Yijie Zhang, Ping Yan, Mali Gong, Qirong Xiao, "második-}}}}}}}}}}}}}}}. (2025)).
A véletlenszerű szálas lézer szerkezetét az 1. ábra mutatja. A lézerdióda -szivattyú forrásának kimeneti fényét egy kombinátoron keresztül csatlakoztatják a szál burkolatába, és a Ytterbiumba injektálják - adalékolt rostba, ahol a szivattyú fényét az alaphullámká alakítják. A magvilágot ezután egy - kilométer - hosszú kommunikációs rostba injektálják, kimeneti végével szögben vannak, hogy elkerüljék a Fresnel reflexióját a magba. A fordított kimeneti irányban a kombinátor jelszála egy magas - reflexiós rácshoz van csatlakoztatva, amely félig - nyitott Ytterbium-dopped véletlenszerű lézerüreget képez. A rács másik vége egy 2 × 1 -es csatlakozó egyetlen karjához van csatlakoztatva, míg a csatlakozó másik két karja közvetlenül összeolvad, hogy egy rostgyűrűs tükör képződjön.
1. ábra (a) Kísérleti beállítási diagram (LD szivattyú: lézerdióda -szivattyú forrás; HR FBG: Magas - Reflectivity rost bragg -rács; ydf: ytterbium - dopped rost; GDF: GDF: germánium -}}}}}}}}} botos rost; CPS: Cladding Power Stripper); b) a második harmonikus nyereség és a visszacsatolás elve; c) második harmonikus lézerfolt a sztriptíz burkolatának feldolgozása után; d) látható fény a szálban a szivattyúzás során
A kísérlet egy kaszkadált kettős véletlenszerű üregszerkezetet alkalmaz, a belső üreget egy magas - reflexiós szálas Bragg -rács képezi, mint a Ytterbium - adalékolt gátló üreg, és a külső üreg, amely szélessávú visszacsatolást ér el egy gyűrűhirdon keresztül. A kimeneti spektrumot és az energiát a 2. ábra mutatja. Amikor a szivattyú teljesítménye megközelíti a küszöböt, egy fő csúcs jelenik meg a spektrumban, véletlenszerű zajcsúcsok kíséretében, amely az ön - modulációs} modulációs hatásból származik, a Rayleigh szórás és a stimulált Brillouin szórás miatt. Ezen a ponton a - domén erős impulzus izgatja az 535 nm -es második harmonikusot. Amikor a szivattyú teljesítménye meghaladja a kaszkadált Raman küszöböt, a spektrum szuperkontinuummá alakul ki (680–2116 nm). A közeli - infravörös régióban az alapvető hullám és a magasabb - rendelési stokes lámpa részt vesz az SHG -ben, ami 592 nm -es fő csúcsot eredményez az SH sávban. Ennek oka az, hogy a narancssárga fény alacsony veszteséggel rendelkezik, és az 1184 nm -es Raman fényerő elegendő.
2. ábra Kimeneti spektrumok az (a) 0,65 W, (b) 13,6 W és (c) 20,88 W FW teljesítményén; (D) SH spektrumok összehasonlítása; e) SH kimeneti teljesítmény
Ezenkívül egy optikai szűrőeszközt használtunk a 680 nm feletti kóbor fény eltávolításához az SH idő tanulmányozásához - tartomány jellemzői. A 3 (a) ábra azt mutatja, hogy a SH hullámformák szignifikáns intenzitási ingadozásokat mutatnak különböző alapvető képességeknél, néhány impulzus messze meghaladja az átlagos intenzitást, jelezve az optikai gazember hullámok lehetséges jelenlétét. A statisztikai hisztogram (3. ábra (b) ábra) egy L - alakú eloszlási tulajdonságot mutat, a szürke terület a zaj hátterét és a szaggatott vonalat jelöli, amely a csúcs amplitúdóját jelöli a jelentős hullámmagasság kétszer. A 3. ábra (c) ábráján a gazember hullámok impulzusszélességét a detektor sávszélessége korlátozza (ami a gyakorlatban keskenyebb lehet). A {- fázisú illeszkedő pozíciók különbségei miatt az SH különböző hullámhosszon finom beállításokat mutat a kimeneti időzítésben, a másodlagos csúcsok a fő csúcs mellett jelennek meg, ami megfelel az alacsony - intenzitás FW SH komponenseinek.
3. ábra: Az SH doménjellemzői különböző hatalommal. a) széles - idő - tartomány hullámforma. b) Idő - Domain intenzitás -eloszlás hisztogram. c) Egyetlen - impulzushullám -mérési eredmények
Ez a tanulmány egy összes - rostmag SHG -módszert javasol, amely természetéből adódóan erősebb szivattyú befecskendezési képességgel rendelkezik, anélkül, hogy speciális feldolgozást igényelne. Ezenkívül ez a struktúra egyidejűleg képes az FW -t és az SH -t generálva, és erősen integrált kialakítást kínál. A további kutatások magukban foglalják a SH hullámhossz hangolásának visszacsatolási válaszok megtervezését, a szivattyú teljesítményének növelését, hogy megfeleljenek a magasabb - energiafelhasználáshoz, és a - {- -ben a páratlan hullám jelenségének mélységvizsgálatát végezzék.
