Ангезиши гармоникаҳои дуюм дар спектри васеъ

Ангезиши гармоникаҳои дуюм дар спектри васеъ

Аз замони кашфи эффектҳои оптикии ғайрихаттии тартиби дуюм дар солҳои 1960, ин таваҷҷӯҳи зиёди муҳаққиқонро ба худ ҷалб кардааст ва то ҳол, бар асоси эффектҳои гармоникии дуюм ва басомад, аз диапазони ултрабунафши шадид то диапазони дури инфрасурх ба вуҷуд оварда шудааст.лазерҳо, ба рушди лазер мусоидати назаррас кард,оптикӣкоркарди иттилоот, тасвири микроскопии баландсифат ва дигар соҳаҳо. Мувофиқи ғайрихаттӣоптикава назарияи поляризатсия, таъсири оптикии ғайрихаттии ҷуфт бо симметрияи кристалл зич алоқаманд аст ва коэффитсиенти ғайрихаттӣ на танҳо дар муҳити симметрии инверсияи ғайримарказӣ сифр аст. Ҳамчун таъсири ғайрихаттии тартиби дуюми асосӣ, гармоникҳои дуюм ба тавлид ва истифодаи самараноки онҳо дар нахи кварсӣ аз сабаби шакли аморфӣ ва симметрияи инверсияи марказӣ монеаи калон мерасонанд. Дар айни замон, усулҳои поляризатсия (поляризатсияи оптикӣ, поляризатсияи гармӣ, поляризатсияи майдони электрикӣ) метавонанд симметрияи инверсияи маркази маводро дар нахи оптикӣ ба таври сунъӣ вайрон кунанд ва ғайрихаттии тартиби дуюми нахи оптикиро самаранок беҳтар созанд. Аммо, ин усул технологияи мураккаб ва душвори омодасозиро талаб мекунад ва танҳо метавонад ба шароити мувофиқати квазифаза дар дарозии мавҷҳои дискретӣ ҷавобгӯ бошад. Ҳалқаи резонансии нахи оптикӣ, ки ба ҳолати девори акси садо асос ёфтааст, ангезиши спектри васеи гармоникҳои дуюмро маҳдуд мекунад. Бо вайрон кардани симметрияи сохтори сатҳии нах, гармоникҳои сатҳи дуюм дар нахи сохтори махсус то андозае такмил дода мешаванд, аммо то ҳол аз импулси насоси фемтосекундӣ бо қувваи хеле баланди қулла вобастаанд. Аз ин рӯ, тавлиди эффектҳои оптикии ғайрихаттии тартиби дуюм дар сохторҳои пурраи нах ва беҳтар кардани самаранокии табдилдиҳӣ, бахусус тавлиди гармоникаҳои дуюми спектри васеъ дар насоскунии оптикии камқувват ва пайваста, мушкилоти асосие мебошанд, ки бояд дар соҳаи оптикаи нахи ғайрихаттӣ ва дастгоҳҳо ҳал карда шаванд ва аҳамияти муҳими илмӣ ва арзиши татбиқи васеъ доранд.

Як гурӯҳи тадқиқотӣ дар Чин нақшаи ҳамгироии фазаи кристалли селениди галлийро бо нахи микро-нано пешниҳод кардааст. Бо истифода аз ғайрихаттии баланди дуюмдараҷа ва тартибдиҳии дурдасти кристаллҳои селениди галлий, раванди ангезиши дуюмдараҷаи гармоник ва табдили бисёрбасомади спектри васеъ амалӣ карда мешавад, ки ҳалли наверо барои такмили равандҳои бисёрпараметрӣ дар нах ва омода кардани дуюмдараҷаи гармоникии фарохмаҷро пешниҳод мекунад.манбаъҳои рӯшноӣАнгезиши самараноки таъсири дуюми гармоник ва басомади ҷамъ дар схема асосан аз се шарти асосии зерин вобаста аст: масофаи тӯлонии таъсири мутақобилаи моддаи рӯшноӣ байни селениди галлий ванахи микро-нано, ғайрихаттии дараҷаи дуюм ва тартиби масофаи дури кристалли селениди галлий қабатдор ва шартҳои мувофиқати фазаҳои режими дучандшавии басомад ва басомади асосӣ қонеъ карда мешаванд.

Дар таҷриба, нахи микро-нано, ки аз ҷониби системаи конускунии сканкунии аланга омода шудааст, дорои минтақаи якхелаи конусӣ бо тартиби миллиметр мебошад, ки барои нури насос ва мавҷи дуюми гармоник дарозии амали ғайрихаттии дарозро таъмин мекунад. Поляризатсияи ғайрихаттии тартиби дуюми кристалли селениди галлий аз 170 pm/V зиёдтар аст, ки аз поляризатсияи ғайрихаттии дохилии нахи оптикӣ хеле баландтар аст. Ғайр аз ин, сохтори тартибии масофаи дарози кристалли селениди галлий дахолати доимии фазаи гармоникҳои дуюмро таъмин мекунад ва ба бартарии дарозии калони амали ғайрихаттӣ дар нахи микро-нано пурра имкон медиҳад. Муҳимтар аз ҳама, мувофиқати фаза байни режими пойгоҳи оптикии насосӣ (HE11) ва режими дуюми гармоникии тартиби баланд (EH11, HE31) тавассути назорати диаметри конус ва сипас танзими парокандагии роҳнамои мавҷ ҳангоми тайёр кардани нахи микро-нано амалӣ карда мешавад.

Шароити дар боло зикршуда заминаро барои ангезиши самаранок ва васеъдиҳи гармоникаҳои дуюм дар нахи микро-нано мегузорад. Таҷриба нишон медиҳад, ки баромади гармоникаҳои дуюм дар сатҳи нановатт метавонад таҳти насоси лазерии импулси пикосекундии 1550 нм ба даст оварда шавад ва гармоникаҳои дуюмро низ таҳти насоси лазерии пайваста бо ҳамон дарозии мавҷ самаранок ангезиш додан мумкин аст ва қувваи остона то чандсад микроватт кам аст (Расми 1). Ғайр аз ин, вақте ки нури насос ба се дарозии мавҷи гуногуни лазерии пайваста (1270/1550/1590 нм) дароз карда мешавад, дар ҳар яке аз шаш дарозии мавҷҳои табдили басомад се гармоникаи дуюм (2w1, 2w2, 2w3) ва се сигнали басомади ҷамъ (w1+w2, w1+w3, w2+w3) мушоҳида мешаванд. Бо иваз кардани нури насос бо манбаи нури ултра-нурдиҳандаи диоди нурафкан (SLED) бо паҳнои банди 79.3 нм, гармоникаи дуюми васеъдиҳи бо паҳнои банди 28.3 нм тавлид мешавад (Расми 2). Илова бар ин, агар дар ин таҳқиқот технологияи ҷойгиркунии буғи кимиёвӣ барои иваз кардани технологияи интиқоли хушк истифода шавад ва қабатҳои камтари кристаллҳои селениди галлий дар сатҳи нахи микронано дар масофаҳои дур парвариш карда шаванд, интизор меравад, ки самаранокии табдили гармоникии дуюм боз ҳам беҳтар шавад.

РАСМИ 1. Системаи тавлиди дуюми гармоник ва натиҷаҳо дар сохтори пурраи нахҳо

Расми 2 Омехтаи бисёрмавҷӣ ва гармоникаҳои дуюми спектри васеъ таҳти насоскунии оптикии пайваста