Bigarren harmonikoen kitzikapena espektro zabal batean
1960ko hamarkadan bigarren mailako efektu optiko ez-linealak aurkitu zirenetik, ikertzaileen interes handia piztu da orain arte, bigarren harmonikoan eta maiztasun-efektuetan oinarrituta, ultramore muturretik infragorri urrunera bitarteko bandaraino sortu direnak.laserrak, laserren garapena asko sustatu zuen,optikoainformazioaren prozesamendua, bereizmen handiko irudi mikroskopikoak eta beste arlo batzuk. Ez-linealaren araberaoptikaeta polarizazio-teoriaren arabera, ordena bikoitzeko efektu optiko ez-lineala kristal-simetriarekin estuki lotuta dago, eta koefiziente ez-lineala ez da zero soilik erdiko inbertsio-simetriko ez diren inguruneetan. Bigarren mailako efektu ez-lineal oinarrizkoena denez, bigarren harmonikoek asko oztopatzen dute haien sorrera eta erabilera eraginkorra kuartzo-zuntzean, forma amorfoagatik eta erdiko inbertsioaren simetriagatik. Gaur egun, polarizazio-metodoek (polarizazio optikoa, polarizazio termikoa, eremu elektrikoaren polarizazioa) zuntz optikoaren materialaren erdiko inbertsioaren simetria artifizialki suntsitu dezakete, eta zuntz optikoaren bigarren mailako ez-linealtasuna eraginkortasunez hobetu. Hala ere, metodo honek prestaketa-teknologia konplexu eta zorrotza behar du, eta kuasi-faseko bat etortze-baldintzak uhin-luzera diskretuetan bakarrik bete ditzake. Oihartzun-horma moduan oinarritutako zuntz optikoko erresonantzia-eraztunak bigarren harmonikoen espektro zabaleko kitzikapena mugatzen du. Zuntz-gainazaleko egituraren simetria hautsiz, egitura bereziko zuntzean gainazaleko bigarren harmonikoak neurri batean hobetzen dira, baina oraindik ere femtosegundoen ponpaketa-pultsuaren menpe daude, potentzia maximo oso altuarekin. Beraz, zuntz optiko eta gailu ez-linealen arloan konpondu beharreko oinarrizko arazoak dira bigarren mailako efektu optiko ez-linealen sorrera zuntz osoko egituretan eta bihurketa-eraginkortasunaren hobekuntza, batez ere potentzia txikiko ponpaketa optiko jarraituan espektro zabaleko bigarren harmonikoen sorrera, eta garrantzi zientifiko handia eta aplikazio-balio zabala dute.
Txinako ikerketa-talde batek mikro-nano zuntz batekin galio selenuro kristalen fase-integrazio eskema geruzatu bat proposatu du. Galio selenuro kristalen bigarren ordenako ez-linealtasun handia eta ordenazio-eremu luzea aprobetxatuz, espektro zabaleko bigarren harmonikoen kitzikapena eta maiztasun anitzeko bihurketa-prozesu bat lortu da, zuntz optikoko prozesu multiparametrikoak hobetzeko eta banda zabaleko bigarren harmonikoen prestaketarako irtenbide berri bat eskainiz.argi-iturriakEskemako bigarren harmonikoaren eta maiztasun-baturaren efektuaren kitzikapen eraginkorra hiru baldintza nagusi hauen araberakoa da batez ere: galio selenuroaren eta argiaren eta materiaren arteko interakzio-distantzia luzeamikro-nano zuntza, galio selenuro kristal geruzatuaren bigarren ordenako ez-linealtasun handia eta distantzia luzeko ordena, eta oinarrizko maiztasunaren eta maiztasuna bikoizteko moduaren fase-batez besteko baldintzak betetzen dira.
Esperimentuan, sugar eskaneatze sistema konikoz prestatutako mikro-nano zuntzak milimetro ordenako kono eskualde uniformea du, eta horrek ponpaketa argiaren eta bigarren harmoniko uhinaren ekintza-luzera ez-lineal luzea ematen du. Integratutako galio selenuro kristalaren bigarren ordenako polarizagarritasun ez-lineala 170 pm/V baino handiagoa da, eta hori zuntz optikoaren polarizagarritasun ez-lineal intrintsekoa baino askoz handiagoa da. Gainera, galio selenuro kristalaren egitura ordenatu luzeak bigarren harmonikoen fase-interferentzia jarraitua bermatzen du, mikro-nano zuntzaren ekintza-luzera ez-lineal handiaren abantaila osoa aprobetxatuz. Garrantzitsuagoa dena, ponpaketa oinarrizko modu optikoaren (HE11) eta bigarren harmoniko ordena handiko moduaren (EH11, HE31) arteko fase-bat etortzea konoaren diametroa kontrolatuz eta gero uhin-gidaren dispertsioa erregulatuz lortzen da mikro-nano zuntzaren prestaketan zehar.
Goiko baldintzek mikro-nano zuntzetan bigarren harmonikoen kitzikapen eraginkor eta banda zabaleko oinarriak ezartzen dituzte. Esperimentuak erakusten du nanowatt mailako bigarren harmonikoen irteera 1550 nm-ko pikosegundoko pultsu laser ponparen pean lor daitekeela, eta bigarren harmonikoak ere eraginkortasunez kitzikatu daitezkeela uhin-luzera bereko laser ponpa jarraituaren pean, eta atalase-potentzia ehunka mikrowatt bezain baxua dela (1. irudia). Gainera, ponpaketa-argia laser jarraituaren hiru uhin-luzera desberdinetara (1270/1550/1590 nm) hedatzen denean, hiru bigarren harmoniko (2w1, 2w2, 2w3) eta hiru batura-maiztasun seinale (w1+w2, w1+w3, w2+w3) ikusten dira sei maiztasun-bihurketa uhin-luzera bakoitzean. Ponpa-argia 79,3 nm-ko banda-zabalera duen diodo igorle ultra-erradiante (SLED) argi-iturri batekin ordezkatuz, 28,3 nm-ko banda-zabalera duen espektro zabaleko bigarren harmoniko bat sortzen da (2. irudia). Gainera, lurrun-deposizio kimikoaren teknologia erabil badaiteke ikerketa honetan transferentzia lehorreko teknologia ordezkatzeko, eta galio selenuro kristalen geruza gutxiago haz badaitezke mikro-nano zuntzaren gainazalean distantzia luzeetan, bigarren harmonikoaren bihurketa-eraginkortasuna are gehiago hobetzea espero da.
1. IRUDIA Bigarren harmonikoen sorrera sistema eta zuntz osoko egituraren emaitzak
2. irudia Uhin-luzera anitzeko nahasketa eta espektro zabaleko bigarren harmonikoak ponpaketa optiko jarraituaren pean
Argitaratze data: 2024ko maiatzaren 20a