የሁለተኛው ሃርሞኒክስ መነቃቃት በሰፊው ስፔክትረም

የሁለተኛው ሃርሞኒክስ መነቃቃት በሰፊው ስፔክትረም

በ1960ዎቹ ሁለተኛ ደረጃ መስመራዊ ያልሆኑ የኦፕቲካል ተፅእኖዎች ከተገኙበት ጊዜ ጀምሮ እስካሁን ድረስ የተመራማሪዎችን ሰፊ ፍላጎት ቀስቅሷል፣ በሁለተኛው ሃርሞኒክ እና የድግግሞሽ ተፅእኖዎች ላይ በመመስረት፣ ከከፍተኛ አልትራቫዮሌት እስከ ሩቅ የኢንፍራሬድ ባንድ ድረስ ተፈጥረዋል።ሌዘርየሌዘር እድገትን በእጅጉ አበረታቷል፣ኦፕቲካልየመረጃ ሂደት፣ ከፍተኛ ጥራት ያለው ማይክሮስኮፕ እና ሌሎች መስኮች። እንደ መስመራዊ ያልሆነውኦፕቲክስእና የፖላራይዜሽን ቲዎሪ፣ እኩል-ደረጃ-ያልሆነ የኦፕቲካል ተጽእኖ ከክሪስታል ሲሜትሪ ጋር በቅርበት የተቆራኘ ሲሆን መስመራዊ ያልሆነው ኮፊሸንት በማዕከላዊ-ያልሆነ ኢንቨርቬንሽን ሲሜትሪ ሚዲያ ብቻ ዜሮ አይደለም። እንደ በጣም መሠረታዊ ሁለተኛ-ደረጃ-ያልሆነ ውጤት፣ ሁለተኛው ሃርሞኒክስ በአሞርፎስ ቅርፅ እና በማዕከላዊ ኢንቨርቬንሽን ሲሜትሪ ምክንያት በኳርትዝ ​​ፋይበር ውስጥ ያላቸውን ትውልድ እና ውጤታማ አጠቃቀም በእጅጉ ያደናቅፋሉ። በአሁኑ ጊዜ፣ የፖላራይዜሽን ዘዴዎች (የኦፕቲካል ፖላራይዜሽን፣ የሙቀት ፖላራይዜሽን፣ የኤሌክትሪክ መስክ ፖላራይዜሽን) የኦፕቲካል ፋይበርን የቁሳቁስ ማዕከል መገልበጥ ሲሜትሪ በሰው ሰራሽ መንገድ ሊያጠፉ እና የኦፕቲካል ፋይበርን ሁለተኛ-ደረጃ-ያልሆነ መስመር ውጤታማ በሆነ መንገድ ሊያሻሽሉ ይችላሉ። ሆኖም፣ ይህ ዘዴ ውስብስብ እና አድካሚ የዝግጅት ቴክኖሎጂን ይፈልጋል፣ እና በተለዩ የሞገድ ርዝመቶች ላይ ብቻ የኳሲ-ደረጃ ማዛመጃ ሁኔታዎችን ሊያሟላ ይችላል። በኤኮ ግድግዳ ሁነታ ላይ የተመሰረተው የኦፕቲካል ፋይበር ሬዞናንት ቀለበት የሁለተኛውን ሃርሞኒክስ ሰፊ ስፔክትረም ማነቃቂያ ይገድባል። የፋይበሩን የገጽታ መዋቅር ሲሜትሪ በመስበር፣ በልዩ መዋቅር ፋይበር ውስጥ ያሉት ሁለተኛ ሃርሞኒክስ በተወሰነ ደረጃ ይሻሻላሉ፣ ነገር ግን አሁንም በጣም ከፍተኛ በሆነ የፌምቶሴኮንድ ፓምፕ ምት ላይ ይመረኮዛሉ። ስለዚህ፣ በሁሉም ፋይበር መዋቅሮች ውስጥ የሁለተኛ ደረጃ መስመራዊ ያልሆኑ የኦፕቲካል ተፅእኖዎች መፈጠር እና የልወጣ ቅልጥፍናን ማሻሻል፣ በተለይም በዝቅተኛ ኃይል፣ ቀጣይነት ባለው የኦፕቲካል ፓምፕ ውስጥ ሰፊ ስፔክትረም ሁለተኛ ሃርሞኒክስ ማመንጨት፣ መስመራዊ ያልሆኑ ፋይበር ኦፕቲክስ እና መሳሪያዎች መስክ መፈታት ያለባቸው መሰረታዊ ችግሮች ናቸው፣ እና አስፈላጊ ሳይንሳዊ ጠቀሜታ እና ሰፊ የአጠቃቀም እሴት አላቸው።

በቻይና የሚገኝ የምርምር ቡድን ከማይክሮ-ናኖ ፋይበር ጋር የተደራረበ የጋሊየም ሴሌናይድ ክሪስታል ደረጃ ውህደት እቅድ አቅርቧል። ከፍተኛ ሁለተኛ ደረጃ ያልሆነ መስመራዊነት እና የጋሊየም ሴሌናይድ ክሪስታሎች የረጅም ጊዜ ቅደም ተከተል በመጠቀም፣ ሰፊ ስፔክትረም ሁለተኛ-ሃርሞኒክ ማነቃቂያ እና ባለብዙ ድግግሞሽ ልወጣ ሂደት እውን ሆኗል፣ ይህም በፋይበር ውስጥ ባለብዙ-ፓራሜትሪክ ሂደቶችን ለማሻሻል እና የብሮድባንድ ሁለተኛ-ሃርሞኒክ ዝግጅት አዲስ መፍትሄ ይሰጣል።የብርሃን ምንጮችበመርሃግብሩ ውስጥ የሁለተኛው ሃርሞኒክ እና የድምር ፍሪኩዌንሲ ተጽእኖ ውጤታማ ማነቃቂያ በዋናነት በሚከተሉት ሶስት ቁልፍ ሁኔታዎች ላይ የተመሰረተ ነው፡ በጋሊየም ሴሌናይድ እና በጋሊየም ሴሌናይድ መካከል ያለው ረጅም የብርሃን-ቁስ መስተጋብር ርቀትማይክሮ-ናኖ ፋይበር, የደረጃው ከፍተኛ ሁለተኛ ደረጃ ያልሆነ መስመር እና የረጅም ርቀት ቅደም ተከተል ያለው የጋሊየም ሴሌናይድ ክሪስታል፣ እና የመሠረታዊ ድግግሞሽ እና የድግግሞሽ ድርብ ሁነታ የደረጃ ማዛመጃ ሁኔታዎች ተሟልተዋል።

በሙከራው ውስጥ፣ በነበልባል ቅኝት ታፔሪንግ ሲስተም የተዘጋጀው ማይክሮ-ናኖ ፋይበር በሚሊሜትር ቅደም ተከተል አንድ ወጥ የሆነ የኮን ክልል አለው፣ ይህም ለፓምፕ መብራት እና ለሁለተኛው ሃርሞኒክ ሞገድ ረጅም መስመራዊ ያልሆነ የድርጊት ርዝመት ይሰጣል። የተቀናጀው ጋሊየም ሴሌናይድ ክሪስታል ሁለተኛ-ደረጃ መስመራዊ ያልሆነ ፖላራይዜሽን ከ170 pm/V ይበልጣል፣ ይህም ከኦፕቲካል ፋይበር ውስጣዊ መስመራዊ ያልሆነ ፖላራይዜሽን በጣም ከፍ ያለ ነው። ከዚህም በላይ፣ የጋሊየም ሴሌናይድ ክሪስታል የረጅም ክልል ቅደም ተከተል መዋቅር የሁለተኛው ሃርሞኒክስ ቀጣይነት ያለው የደረጃ ጣልቃ ገብነትን ያረጋግጣል፣ ይህም በማይክሮ-ናኖ ፋይበር ውስጥ ላለው ትልቅ መስመራዊ ያልሆነ የድርጊት ርዝመት ሙሉ ጥቅም ይሰጣል። ከሁሉም በላይ፣ በፓምፕ ኦፕቲካል ቤዝ ሞድ (HE11) እና በሁለተኛው ሃርሞኒክ ከፍተኛ ትዕዛዝ ሁነታ (EH11፣ HE31) መካከል ያለው የደረጃ ማመሳሰል የሚከናወነው የኮን ዲያሜትርን በመቆጣጠር እና ከዚያም ማይክሮ-ናኖ ፋይበር በሚዘጋጅበት ጊዜ የሞገድ መሪ ስርጭትን በመቆጣጠር ነው።

ከላይ የተጠቀሱት ሁኔታዎች በማይክሮ-ናኖ ፋይበር ውስጥ የሁለተኛው ሃርሞኒክስ ውጤታማ እና ሰፊ ባንድ ማነቃቂያ መሰረት ይጥላሉ። ሙከራው እንደሚያሳየው በናኖዋት ደረጃ የሁለተኛው ሃርሞኒክስ ውጤት በ1550 nm ፒኮሰኮንድ pulse የሌዘር ፓምፕ ስር ሊደረስበት ይችላል፣ እና ሁለተኛው ሃርሞኒክስ በተመሳሳይ የሞገድ ርዝመት ባለው ቀጣይነት ባለው የሌዘር ፓምፕ ስር በብቃት ሊነቃቁ ይችላሉ፣ እና የመድረሻ ኃይሉ እስከ ብዙ መቶ ማይክሮዋት ዝቅተኛ ነው (ምስል 1)። በተጨማሪም፣ የፓምፑ ብርሃን ወደ ሶስት የተለያዩ የተከታታይ ሌዘር (1270/1550/1590 nm) የሞገድ ርዝመት ሲዘረጋ፣ ሶስት ሰከንድ ሃርሞኒክስ (2w1፣ 2w2፣ 2w3) እና ሶስት ድምር ድግግሞሽ ምልክቶች (w1+w2፣ w1+w3፣ w2+w3) በእያንዳንዱ ስድስት የድግግሞሽ ልወጣ የሞገድ ርዝመት ይታያሉ። የፓምፑን መብራት በ79.3 nm ባንድዊድዝ እጅግ በጣም ራዲያንት በሆነ የብርሃን አመንጪ ዳዮድ (SLED) የብርሃን ምንጭ በመተካት፣ 28.3 nm ባንድዊድዝ ያለው ሰፊ ስፔክትረም ሁለተኛ ሃርሞኒክ ይፈጠራል (ምስል 2)። በተጨማሪም፣ በዚህ ጥናት ውስጥ ደረቅ ማስተላለፊያ ቴክኖሎጂን ለመተካት የኬሚካል ትነት ማስቀመጫ ቴክኖሎጂ ጥቅም ላይ ሊውል የሚችል ከሆነ እና በረጅም ርቀት ላይ በማይክሮ-ናኖ ፋይበር ወለል ላይ ጥቂት የጋሊየም ሴሌናይድ ክሪስታሎች ሊበቅሉ የሚችሉ ከሆነ፣ ሁለተኛው የሃርሞኒክ ልወጣ ውጤታማነት የበለጠ እንደሚሻሻል ይጠበቃል።

ምስል 1. ሁለተኛው የሃርሞኒክ ትውልድ ስርዓት እና የሁሉም ፋይበር መዋቅር ውጤት

ምስል 2 በተከታታይ የኦፕቲካል ፓምፕ ስር ባለብዙ ሞገድ ማደባለቅ እና ሰፊ-ስፔክትረም ሁለተኛ ሃርሞኒክስ