მეორე ჰარმონიის აგზნება ფართო სპექტრში

მეორე ჰარმონიის აგზნება ფართო სპექტრში

1960-იან წლებში მეორე რიგის არაწრფივი ოპტიკური ეფექტების აღმოჩენის შემდეგ, მკვლევართა ფართო ინტერესი გამოიწვია, ჯერჯერობით, მეორე ჰარმონიული და სიხშირის ეფექტებზე დაყრდნობით, წარმოიქმნება უკიდურესი ულტრაიისფერიდან შორეულ ინფრაწითელ ზოლამდე.ლაზერებიდიდად შეუწყო ხელი ლაზერის განვითარებას,ოპტიკურიინფორმაციის დამუშავება, მაღალი გარჩევადობის მიკროსკოპული გამოსახულება და სხვა სფეროები. არაწრფივი მიხედვითოპტიკადა პოლარიზაციის თეორია, ლუწი რიგის არაწრფივი ოპტიკური ეფექტი მჭიდროდ არის დაკავშირებული კრისტალურ სიმეტრიასთან და არაწრფივი კოეფიციენტი არ არის ნული მხოლოდ არაცენტრალურ ინვერსიულ სიმეტრიულ მედიაში. როგორც ყველაზე ძირითადი მეორე რიგის არაწრფივი ეფექტი, მეორე ჰარმონია მნიშვნელოვნად აფერხებს მათ წარმოქმნას და ეფექტურ გამოყენებას კვარცის ბოჭკოში ამორფული ფორმისა და ცენტრის ინვერსიის სიმეტრიის გამო. ამჟამად, პოლარიზაციის მეთოდებს (ოპტიკური პოლარიზაცია, თერმული პოლარიზაცია, ელექტრული ველის პოლარიზაცია) შეუძლია ხელოვნურად გაანადგუროს ოპტიკური ბოჭკოს მატერიალური ცენტრის ინვერსიის სიმეტრია და ეფექტურად გააუმჯობესოს ოპტიკური ბოჭკოს მეორე რიგის არაწრფივიობა. თუმცა, ეს მეთოდი მოითხოვს კომპლექსურ და მომთხოვნი მომზადების ტექნოლოგიას და შეუძლია დააკმაყოფილოს კვაზიფაზის შესატყვისი პირობები მხოლოდ დისკრეტულ ტალღის სიგრძეზე. ოპტიკური ბოჭკოვანი რეზონანსული რგოლი ექო კედლის რეჟიმზე დაფუძნებული ზღუდავს მეორე ჰარმონიის აგზნების ფართო სპექტრს. ბოჭკოს ზედაპირის სტრუქტურის სიმეტრიის დარღვევით, სპეციალური სტრუქტურის ბოჭკოში ზედაპირული მეორე ჰარმონიები გარკვეულწილად გაუმჯობესებულია, მაგრამ მაინც დამოკიდებულია ფემტოწამის ტუმბოს პულსზე ძალიან მაღალი პიკური სიმძლავრის მქონე. მაშასადამე, მეორე რიგის არაწრფივი ოპტიკური ეფექტების წარმოქმნა მთლიანად ბოჭკოვანი სტრუქტურებში და კონვერტაციის ეფექტურობის გაუმჯობესება, განსაკუთრებით ფართო სპექტრის მეორე ჰარმონიკის წარმოქმნა დაბალი სიმძლავრის, უწყვეტი ოპტიკური ტუმბოს დროს, არის ძირითადი პრობლემები, რომლებიც უნდა გადაიჭრას. არაწრფივი ბოჭკოვანი ოპტიკისა და მოწყობილობების სფეროში და აქვს მნიშვნელოვანი სამეცნიერო მნიშვნელობა და ფართო გამოყენების ღირებულება.

ჩინეთში მკვლევარმა ჯგუფმა შემოგვთავაზა ფენიანი გალიუმის სელენიდის კრისტალური ფაზის ინტეგრაციის სქემა მიკრო-ნანო ბოჭკოთი. გალიუმის სელენიდის კრისტალების მაღალი მეორე რიგის არაწრფივობისა და გრძელვადიანი დალაგების უპირატესობის გამოყენებით, განხორციელებულია ფართო სპექტრის მეორე ჰარმონიული აგზნება და მრავალსიხშირული კონვერტაციის პროცესი, რაც უზრუნველყოფს ახალ გადაწყვეტას მრავალპარამეტრული პროცესების გასაუმჯობესებლად. ბოჭკოვანი და ფართოზოლოვანი მეორე ჰარმონიის მომზადებასინათლის წყაროები. მეორე ჰარმონიული და ჯამური სიხშირის ეფექტის ეფექტური აგზნება სქემაში ძირითადად დამოკიდებულია შემდეგ სამ ძირითად პირობაზე: სინათლისა და მატერიის ურთიერთქმედების დიდი მანძილი გალიუმის სელენიდსა დამიკრო-ნანო ბოჭკოვანი, ფენოვანი გალიუმის სელენიდის კრისტალის მაღალი მეორე რიგის არაწრფივობა და შორი დისტანციური რიგი და ფუნდამენტური სიხშირისა და სიხშირის გაორმაგების რეჟიმის ფაზის შესატყვისი პირობები დაკმაყოფილებულია.

ექსპერიმენტში, ალის სკანირების შემცირების სისტემით მომზადებულ მიკრო-ნანო ბოჭკოს აქვს მილიმეტრის რიგის კონუსის ერთიანი რეგიონი, რომელიც უზრუნველყოფს ტუმბოს სინათლისა და მეორე ჰარმონიული ტალღის გრძელ არაწრფივ მოქმედების სიგრძეს. გალიუმის სელენიდის ინტეგრირებული კრისტალის მეორე რიგის არაწრფივი პოლარიზება აღემატება 170 pm/V, რაც ბევრად აღემატება ოპტიკური ბოჭკოს შინაგანი არაწრფივი პოლარიზაციას. უფრო მეტიც, გალიუმის სელენიდის კრისტალის შორ მანძილზე მოწესრიგებული სტრუქტურა უზრუნველყოფს მეორე ჰარმონიის უწყვეტ ფაზურ ინტერფერენციას, რაც სრულყოფილ თამაშს აძლევს მიკრო-ნანო ბოჭკოში დიდი არაწრფივი მოქმედების სიგრძის უპირატესობას. რაც მთავარია, სატუმბი ოპტიკური ბაზის რეჟიმს (HE11) და მეორე ჰარმონიულ მაღალი რიგის რეჟიმს (EH11, HE31) შორის ფაზის შესატყვისი რეალიზდება კონუსის დიამეტრის კონტროლით და შემდეგ ტალღის დისპერსიის რეგულირებით მიკრო-ნანო ბოჭკოს მომზადების დროს.

ზემოაღნიშნული პირობები ქმნის საფუძველს მიკრო-ნანო ბოჭკოში მეორე ჰარმონიის ეფექტურ და ფართოზოლოვან აგზნებას. ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ ნანოვატ დონეზე მეორე ჰარმონიკის გამომავალი შეიძლება მიღწეული იყოს 1550 ნმ პიკოწამიანი იმპულსური ლაზერული ტუმბოს ქვეშ, ხოლო მეორე ჰარმონია ასევე შეიძლება ეფექტურად აღგზნდეს იმავე ტალღის სიგრძის უწყვეტი ლაზერული ტუმბოს ქვეშ და ზღურბლის სიმძლავრე არის ისეთი. რამდენიმე ასეული მიკროვატი (სურათი 1). გარდა ამისა, როდესაც ტუმბოს შუქი ვრცელდება უწყვეტი ლაზერის სამ განსხვავებულ ტალღის სიგრძეზე (1270/1550/1590 ნმ), სამ მეორე ჰარმონიაზე (2w1, 2w2, 2w3) და სამი ჯამური სიხშირის სიგნალზე (w1+w2, w1+w3, w2+ w3) შეინიშნება ექვსი სიხშირის გარდაქმნის ტალღის სიგრძეზე. ტუმბოს შუქის ჩანაცვლებით ულტრასხივური სინათლის გამოსხივების დიოდური (SLED) სინათლის წყაროთი 79,3 ნმ სიჩქარით, წარმოიქმნება ფართო სპექტრის მეორე ჰარმონია 28,3 ნმ სიჩქარით (სურათი 2). გარდა ამისა, თუ ქიმიური ორთქლის დეპონირების ტექნოლოგია შეიძლება გამოყენებულ იქნას მშრალი გადაცემის ტექნოლოგიის ჩასანაცვლებლად ამ კვლევაში და გალიუმის სელენიდის კრისტალების ნაკლები ფენა შეიძლება გაიზარდოს მიკრო-ნანო ბოჭკოს ზედაპირზე დიდ მანძილზე, მოსალოდნელია მეორე ჰარმონიული კონვერტაციის ეფექტურობა. შემდგომი გაუმჯობესება.

ნახ. 1 მეორე ჰარმონიული გენერირების სისტემა და შედეგები მთლიანად ბოჭკოვანი სტრუქტურა

სურათი 2 მრავალტალღის სიგრძის შერევა და ფართო სპექტრის მეორე ჰარმონია უწყვეტი ოპტიკური ტუმბოს ქვეშ