Teine harmooniline genereerimistehnoloogia optilistes kiududes
Teine - tellimuse mittelineaarsus on paljude rakenduste vahemikus, sealhulgas täpsuse sageduse metroloogia, optilised kellad, molekulaarsed pildistamine ja kvanta teabe töötlemine. Optilised kiud on nende kõrge mittelineaarsuse ja kompaktsuse tõttu ideaalne platvorm mittelineaarsete efektide uurimiseks. Optiliste kiudude inversioonisümmeetria raskendab aga teise - mittelineaarsete efektide saavutamist, takistades seeläbi uurimistööd kõigi - fiiber teine - tellimuse mittelineaarsuse kohta.
Praegu on teadlased suutnud otseselt saavutada teise harmoonilise genereerimise (SHG) optiliste kiudude tuumas või kattes. Faas - SHG sobitamistingimused optilistes kiududes on peamiselt rahul selliste tehnikate abil nagu self - korraldatud faasi sobitamine, kvaas - faasi sobitamine ja integreeritud materjal - abistatud faasi sobitamine. SHG -tehnoloogia optiliste kiudude korral seisab siiski silmitsi mitmesuguste väljakutsetega, näiteks põhilaine (FW) allika eraldamine ja SHG sööde, madala keskmise väljundvõimsus ja vajadus keeruka eeltöötluse järele. Lisaks on mõnes uuringus kasutatud SHG saavutamiseks Cherenkovi kiiritusfaasi sobitamist; Teist harmoonilist (SH) ei genereerita aga südamikus, vaid kattes, mille tulemuseks on see lekkerežiim, millel on kiire jõu lagunemine ja kehva tala kvaliteediga. Kuidas otseselt genereerida kõrge - Beam - kvaliteet SH südamikus, kasutades kõigi - kiustruktuuri ilma eeltöötluseta, nõuab edasist uurimist.
Romaan - kiudude juhuslik õõnsuse struktuur genereerib otse kõrge - tala - kvaliteediga teine harmooniline kiu südamikus
Hiljuti saavutas Tsinghua ülikooli täppisinstrumentide osakonna täiustatud lasertehnoloogia uurimisrühm kõik - kiud kõrge - tala {- kvaliteedi SHG kiu südamikus juhuslikus kiu laseris. Võimendi osas saavutatakse faasi sobitamine peamiselt FW ja SH -ga indutseeritud perioodilise elektrivälja kaudu, kasutades samal ajal passiivset ruumi - juhusliku laseri ajalise võimenduse modulatsioonimehhanismi ja suurendades mittelineaarse võimenduse pikkust teise harmoonilise võimenduse suurendamiseks. Tagasiside osas ühendati hajutatud tagasiside mehhanism ja punktitagasiseadmed, et moodustada SH jaoks juhuslik resonantõõnsus. Katses ei vaja SHG ettevalmistamise aega ega eeltöötlemist. Ainulaadse võimenduse ja tagasiside konfiguratsiooni tõttu genereeriti FW ja SH samast juhuslikust õõnsusest ja SH väljuti otse kiu südamikust, keskmise väljundvõimsusega 10,06 MW. Lisaks pakub see uuring välja uuendusliku teoreetilise mudeli, mis ühendab enese - korraldatud SHG -teooria üldistatud mittelineaarse Schrödingeri võrrandiga, võimaldades sünkroniseeritud simuleerimist SH ja FW spektraalse arenguga. See struktuur kasutab täielikult optiliste kiudude eeliseid, saavutades kõik - kiud kõrge - Beam - kvaliteedi SHG, millel on potentsiaalsed rakendused keskkonnaseisundil, kiudoptilise kommunikatsiooni ja optilise sagedusega kammides.
Leiud avaldati suure võimsusega laserteaduse ja inseneriteaduse märtsi numbris (Yousi Yang, Dan Li, Pei Li, Guohao Fu, Tiancheng Qi, Yijie Zhang, Ping Yan, Mali Gong, Qirong Xiao, "teine {1}} harmooniline põlvkond juhuslikus fiber -lases," kõrgel jõual, "kõrgel jõudul," kõrgel jõual, "kõrgel jõual," kõrgel jõudul, "kõrgel jõual," kõrgel jõual. " 03000E41 (2025)).
Juhusliku kiudlaseri struktuur on näidatud joonisel 1. Laserdioodipumba allikast pärit väljundvalgust ühendatakse kombineerija kaudu kiu kattega ja süstitakse ytterbium - legeeritud kiudainetesse, kus pumba tuli muudetakse põhilaineks. Seejärel süstitakse tuumavalgust 1 - kilomeetrisse - pikka sidekiudu, selle väljundotsa nurga all, et vältida Fresneli peegelduse sidumist südamikku. Vastupidises väljundsuunas on kombineerija signaalikiud ühendatud kõrge - peegeldusvõrega, moodustades pool - avatud ytterbium-legeeritud juhusliku laserõõne. Restki teine ots on ühendatud 2 × 1 ühendaja ühe haruga, samal ajal kui siduri ülejäänud kaks kätt on otse sulatatud, moodustades kiudrõnga peegli.
Joonis 1 (a) Eksperimentaalne seadistusskeem (LD Pump: laserdioodipumba allikas; hr FBG: kõrge - peegeldusvõime kiudude riiv; ydf; ydf: ytterbium - leotatud kiud; gdf: germaa {3- doping -fiber); b) teine harmooniline võimendus ja tagasiside põhimõte; c) teine harmooniline laserkoht pärast stripparite töötlemist; d) kiu nähtav tuli pumpamise ajal
Katses kasutatakse kaskaaditud topelt juhuslikku õõnsuse struktuuri, sisemise õõnsusega, mille moodustab kõrge - peegelduskiudude riiv, kui ytterbium - legeeritud võimeline õõnsus ja väliseõõnsus, mis saavutab lairiba tagasilöögi rõngapeenra kaudu. Väljundspekter ja võimsus on näidatud joonisel 2. Kui pumba võimsus läheneb lävele, ilmub spektris peamine piik, millele on lisatud juhuslikud mürapiikided, mis pärinevad iseendast - modulatsiooni Q -efektist, mis tingitakse rayleigh hajumisest ja stimuleerida brillouini hajumist. Sel hetkel erutab aeg - domeen tugev impulss 535 nm teist harmoonilist. Kui pumba võimsus ületab kaskaaditud Ramani läve, laieneb spekter superkontsentinuumiks (680–2116 nm). Lähedases - infrapunapiirkonnas osalevad SHG -s põhilaine ja kõrgem - järjekord Stokes Light, mille tulemuseks on SH -riba peamine tipp kiirusel 592 nm. Selle põhjuseks on asjaolu, et oranžil tuli on madal ja 1184 nm Ramani kerge võimsus on piisav.
Joonis 2 väljundspektrid (a) 0,65 W, (b) 13,6 W ja (c) 20,88 W; d) SH -spektrite võrdlus; e) SH väljundvõimsus
Lisaks kasutati SH -aja - domeeni karakteristikute uurimiseks optilist filtri seadet, et eemaldada 680 nm. Joonisel 3 (a) on näidatud, et SH -lainekujudel on olulised intensiivsuse kõikumised erinevatel põhijõududel, mõned impulsid ületavad palju keskmist intensiivsust, mis näitab optiliste petturitest lainete võimalikku esinemist. Statistiline histogramm (joonis 3 (b)) paljastab l - kujulise jaotuse karakteristikku, halli piirkond tähistab müra tausta ja kriipsjoont, mis tähistab tipptasemel amplituudi kahel korral olulise lainekõrgusega. Joonisel 3 (c) on petturitest lainete impulsi laius piiratud detektori ribalaiusega (mis võib praktikas olla kitsam). Erinevuste tõttu faasi - sobitamispositsioonides on SH -l erinevatel lainepikkustel väljundi ajastus peent reguleerimist, sekundaarsed piikud kuvatakse koos põhilise piigi kõrval, mis vastab madala - intensiivsusega FW SH -komponentidele.
Joonis 3 Aeg - SH domeeni omadused erinevatel võimudel. a) lai - aeg - vahemikus lainekuju. b) Aeg - domeeni intensiivsuse jaotuse histogramm. c) üksik - impulsi lainekuju mõõtmise tulemused
See uuring pakub välja kõik - kiu südamiku SHG -meetodi, millel on oma olemuselt tugevam pumba süstimisvõimalus, ilma et oleks vaja spetsiaalset töötlemist. Lisaks võib see struktuur üheaegselt genereerida FW ja SH, pakkudes väga integreeritud kujundust. Edasised uuringud hõlmavad tagasiside vastuste kavandamist SH -lainepikkuse häälestamiseks, pumba võimsuse suurendamist, et vastata kõrgematele - toiterakendustele, ja - sügavusuuringute läbiviimist paaritu laine nähtuse kohta.
