Друга технологія генерації гармоніки в оптичних волокнах
Другий - впорядкувати нелінійність має велике значення в діапазоні застосувань, включаючи метрологію точної частоти, оптичні годинники, молекулярну візуалізацію та квантову обробку інформації. Оптичні волокна, завдяки високій нелінійності та компактності, є ідеальною платформою для вивчення нелінійних ефектів. Однак інверсійна симетрія оптичних волокон ускладнює досягнення другого - впорядкувати нелінійні ефекти, тим самим перешкоджаючи дослідженням на всій - волокна Друга - впорядкуйте нелінійність.
В даний час дослідники змогли безпосередньо досягти другого покоління гармоніки (SHG) в ядрі або облицюванні оптичних волокон. Фаза - умови відповідності для SHG в оптичних волокнах в першу чергу задоволені за допомогою таких методів, як Self - організована відповідність фази, квазі - відповідність фази та інтегрований матеріал - зіставлення фаз. Однак технологія SHG в оптичних волокнах все ще стикається з різними проблемами, такими як розділення джерела фундаментальної хвилі (FW) та середовища SHG, низька середня вихідна потужність та необхідність складної попередньої обробки. Крім того, деякі дослідження використовували відповідність фази випромінювання Черенкова для досягнення SHG; Однак другий гармонійний (SH) генерується не в ядрі, а в обшивці, що призводить до того, що вона є режимом витоку з швидким розпадом потужності та поганою якістю променя. Як безпосередньо генерувати високу - промінь - якість SH всередині ядра, використовуючи всі - структуру волокна без попередньої обробки.
Номер All - Структура випадкової порожнини волокна безпосередньо генерує високий - промінь - якість другої гармоніки в ядрі волокна
Нещодавно вдосконалена дослідницька група лазерних технологій на кафедрі Precision Instruments, Університет Цінгхуа, досягла всіх - волокно високих - промінь - якості SHG всередині ядра волокон у випадковому волоконному лазері. З точки зору посилення, відповідність фаз в основному досягається через періодичне електричне поле, індуковане FW і SH, використовуючи при цьому пасивному просторі - Механізм часового посилення випадкового лазера та збільшення нелінійної довжини посилення для посилення другого гармонічного посилення. Що стосується зворотного зв'язку, розподілений механізм зворотного зв'язку та пристрої зворотного зв'язку були об'єднані для формування випадкової резонансної порожнини для SH. В експерименті SHG не вимагало часу підготовки або попередньої обробки. Завдяки унікальній конфігурації посилення та зворотного зв'язку, FW та SH генерувались з тієї ж випадкової порожнини, а SH був безпосередньо виведений з ядра волокон із середньою потужністю вихідної потужності 10,06 МВт. Крім того, у цьому дослідженні пропонується інноваційна теоретична модель, яка поєднує в собі - організовану теорію SHG з узагальненим нелінійним рівнянням Шредінгера, що дозволяє синхронізоване моделювання спектральної еволюції SH та FW. Ця структура повністю використовує переваги оптичних волокон, досягаючи всіх - волокно високих - промінь - якість SHG всередині ядра волокна, з потенційними додатками в навколишньому зондуванні, волоконно -оптичному зв'язку та оптичній частотній гребінці.
Отримані результати були опубліковані у березні 2025 року випуску лазерної науки та інженерії високої влади (Yousi Yang, Dan Li, Pei Li, Guohao Fu, Tiancheng Qi, Yijie Zhang, Ping Yan, Mali Gong, Qirong Xiao, "Другий - покоління гармонійних усередині випадкового фібра -лазер", високо силою. ENG . 13, 03000E41 (2025)).
Структура лазера випадкового волокна показана на малюнку 1. Вихідне світло з джерела лазерного діодного насоса з'єднується в обшивку волокна через комбінатор і вводиться в допнове волокно, де перетворюється в фундаментальну хвилю. Потім основне світло вводиться в 1 - кілометр - волокна з довгим зв'язком, з його вихідним кінцем під кутом, щоб уникнути з’єднання відбиття Френеля в серцевину. У напрямку зворотного виходу сигнальне волокно комбінера підключається до високої - відбивної решітки, утворюючи напів - Відкрити випадкову лазерну порожнину, що лежить на Ytterbium. Інший кінець решітки з'єднаний з однією рукою зчеплення 2 × 1, а інші дві руки зчеплення безпосередньо зрощені, утворюючи дзеркало волоконного кільця.
Малюнок 1 (a) Експериментальна схема налаштування (LD POSSOP: Лазерний діодний насос джерело; HR FBG: High - Відбивна волокна, що волокнить, решітка; ydf: ytterbium - допедна волокна; gdf: германій - doped fiber; cpseding runceper); (b) принцип другого гармонійного вигоди та зворотного зв'язку; (c) друге гармонічне лазерне місце після обробки стриптизера; (d) видиме світло у волокні під час накачування
Експеримент використовує каскадну подвійну структуру порожнини, при цьому внутрішня порожнина утворюється високою - відбитковою волокною, що волокнуть, як ytterbium - порожнини посилення та зовнішню порожнину, що досягає широкосмугового зворотного зворотного зв'язку через дзеркальне дзеркало. Вихідний спектр та потужність показані на малюнку 2. Коли потужність насоса наближається до порогу, в спектрі з'являється основний пік, що супроводжується піком випадкового шуму, що походить від самозагода - модуляції Q ефект через розсіювання Релея та стимульоване розсіювання брилуїну. У цей момент час - домен Сильний імпульс хвилює 535 нм Другу гармоніку. Коли потужність насоса перевищує каскадний поріг Рамана, спектр розширюється в суперконтинуум (680–2116 нм). У інфрачервоному регіоні -, основна хвиля та вища - замовити Стокс Світло беруть участь у SHG, що призводить до основного піку при 592 нм у діапазоні SH. Це пояснюється тим, що помаранчеве світло має низьку втрату, і потужність світла Рамана 1184 нм є достатньою.
Рисунок 2 спектри вихідних при потужностях FW (a) 0,65 Вт, (b) 13,6 Вт та (c) 20,88 Вт; (d) порівняння спектрів SH; (e) Sh вихідна потужність
Крім того, для видалення бродячого світла вище 680 нм для вивчення часу SH -. На малюнку 3 (а) видно, що форми хвиль SH виявляють значні коливання інтенсивності при різних фундаментальних державах, при цьому деякі імпульси значно перевищують середню інтенсивність, що свідчить про можливу наявність оптичних хвиль -шахраїв. Статистична гістограма (рис. 3 (б)) виявляє характеристику розподілу у формі форми L -, при цьому сіра область представляє фон шуму та пунктирна лінія, що позначає амплітуду піку вдвічі більше висоти хвилі. Ширина імпульсів хвиль шахрайства на малюнку 3 (с) обмежена пропускною здатністю детектора (яка може бути вужчою на практиці). Через відмінності у фазі - відповідні положення, SH при різних довжинах хвиль виявляють тонкі коригування виводу, при цьому вторинні піки з'являються поряд з основним піком, що відповідає компонентам SH низьких - інтенсивності FW.
Малюнок 3 Час - Характеристики домену SH при різних силах. а) широкий - час - форма хвилі діапазону. b) Час - Гістограма розподілу інтенсивності домену. в) Одиничні результати вимірювання форми імпульсної форми пульсу -
У цьому дослідженні пропонується весь метод - ядро волокна SHG, який по суті має більш сильну можливість вприскування насосів, не вимагаючи спеціальної обробки. Крім того, ця структура може одночасно генерувати FW і SH, пропонуючи високо інтегровану конструкцію. Подальше дослідження включає розробку відповідей на зворотній зв'язок для налаштування довжини хвилі SH, збільшення потужності насоса для задоволення вищих додатків живлення- та проведення в дослідженнях глибини на явищі непарної хвилі.
