વિશાળ સ્પેક્ટ્રમમાં બીજા હાર્મોનિક્સની ઉત્તેજના

વિશાળ સ્પેક્ટ્રમમાં બીજા હાર્મોનિક્સની ઉત્તેજના

૧૯૬૦ ના દાયકામાં બીજા ક્રમના બિન-રેખીય ઓપ્ટિકલ અસરોની શોધ થઈ ત્યારથી, સંશોધકોમાં વ્યાપક રસ જાગ્યો છે, અત્યાર સુધી, બીજા હાર્મોનિક અને આવર્તન અસરોના આધારે, અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટથી દૂરના ઇન્ફ્રારેડ બેન્ડ સુધીલેસરો, લેસરના વિકાસને ખૂબ પ્રોત્સાહન આપ્યું,ઓપ્ટિકલમાહિતી પ્રક્રિયા, ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન માઇક્રોસ્કોપિક ઇમેજિંગ અને અન્ય ક્ષેત્રો. બિન-રેખીય મુજબઓપ્ટિક્સઅને ધ્રુવીકરણ સિદ્ધાંત, સમાન-ક્રમ નોનલાઇનર ઓપ્ટિકલ અસર સ્ફટિક સમપ્રમાણતા સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે, અને બિન-કેન્દ્રીય વ્યુત્ક્રમ સપ્રમાણતા મીડિયામાં જ બિન-રેખીય ગુણાંક શૂન્ય નથી. સૌથી મૂળભૂત બીજા ક્રમ નોનલાઇનર અસર તરીકે, બીજા હાર્મોનિક્સ આકારહીન સ્વરૂપ અને કેન્દ્ર વ્યુત્ક્રમની સમપ્રમાણતાને કારણે ક્વાર્ટઝ ફાઇબરમાં તેમના ઉત્પાદન અને અસરકારક ઉપયોગને મોટા પ્રમાણમાં અવરોધે છે. હાલમાં, ધ્રુવીકરણ પદ્ધતિઓ (ઓપ્ટિકલ ધ્રુવીકરણ, થર્મલ ધ્રુવીકરણ, ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ ધ્રુવીકરણ) ઓપ્ટિકલ ફાઇબરના મટીરીયલ સેન્ટર વ્યુત્ક્રમની સમપ્રમાણતાને કૃત્રિમ રીતે નષ્ટ કરી શકે છે, અને ઓપ્ટિકલ ફાઇબરની બીજા ક્રમની બિન-રેખીયતાને અસરકારક રીતે સુધારી શકે છે. જો કે, આ પદ્ધતિને જટિલ અને માંગણી કરતી તૈયારી તકનીકની જરૂર છે, અને તે ફક્ત ડિસ્ક્રીટ તરંગલંબાઇ પર ક્વાસી-ફેઝ મેચિંગ શરતોને પૂર્ણ કરી શકે છે. ઇકો વોલ મોડ પર આધારિત ઓપ્ટિકલ ફાઇબર રેઝોનન્ટ રિંગ બીજા હાર્મોનિક્સના વિશાળ સ્પેક્ટ્રમ ઉત્તેજનાને મર્યાદિત કરે છે. ફાઇબરની સપાટીની રચનાની સમપ્રમાણતાને તોડીને, ખાસ માળખાના ફાઇબરમાં સપાટી બીજા હાર્મોનિક્સ ચોક્કસ હદ સુધી ઉન્નત થાય છે, પરંતુ હજુ પણ ખૂબ જ ઉચ્ચ પીક ​​પાવર સાથે ફેમટોસેકન્ડ પંપ પલ્સ પર આધાર રાખે છે. તેથી, ઓલ-ફાઇબર સ્ટ્રક્ચર્સમાં સેકન્ડ-ઓર્ડર નોનલાઇનર ઓપ્ટિકલ ઇફેક્ટ્સનું ઉત્પાદન અને રૂપાંતર કાર્યક્ષમતામાં સુધારો, ખાસ કરીને ઓછી-શક્તિ, સતત ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગમાં વાઇડ-સ્પેક્ટ્રમ સેકન્ડ હાર્મોનિક્સની પેઢી, એ મૂળભૂત સમસ્યાઓ છે જેને નોનલાઇનર ફાઇબર ઓપ્ટિક્સ અને ઉપકરણોના ક્ષેત્રમાં ઉકેલવાની જરૂર છે, અને તેનું મહત્વપૂર્ણ વૈજ્ઞાનિક મહત્વ અને વ્યાપક એપ્લિકેશન મૂલ્ય છે.

ચીનમાં એક સંશોધન ટીમે માઇક્રો-નેનો ફાઇબર સાથે સ્તરવાળી ગેલિયમ સેલેનાઇડ ક્રિસ્ટલ ફેઝ ઇન્ટિગ્રેશન સ્કીમનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો છે. ગેલિયમ સેલેનાઇડ ક્રિસ્ટલ્સના ઉચ્ચ સેકન્ડ-ઓર્ડર નોનલાઇનરિટી અને લાંબા-અંતરના ક્રમનો લાભ લઈને, વિશાળ-સ્પેક્ટ્રમ સેકન્ડ-હાર્મોનિક ઉત્તેજના અને મલ્ટિ-ફ્રિકવન્સી કન્વર્ઝન પ્રક્રિયા સાકાર થાય છે, જે ફાઇબરમાં મલ્ટિ-પેરામેટ્રિક પ્રક્રિયાઓને વધારવા અને બ્રોડબેન્ડ સેકન્ડ-હાર્મોનિકની તૈયારી માટે એક નવો ઉકેલ પૂરો પાડે છે.પ્રકાશ સ્ત્રોતો. યોજનામાં બીજા હાર્મોનિક અને સરવાળા આવર્તન અસરની કાર્યક્ષમ ઉત્તેજના મુખ્યત્વે નીચેની ત્રણ મુખ્ય સ્થિતિઓ પર આધાર રાખે છે: ગેલિયમ સેલેનાઇડ અને વચ્ચે લાંબો પ્રકાશ-દ્રવ્ય ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અંતરમાઇક્રો-નેનો ફાઇબર, સ્તરીય ગેલિયમ સેલેનાઇડ સ્ફટિકનો ઉચ્ચ બીજા ક્રમનો બિનરેખીયતા અને લાંબા અંતરનો ક્રમ, અને મૂળભૂત આવર્તન અને આવર્તન ડબલિંગ મોડની તબક્કા મેચિંગ શરતો સંતોષાય છે.

પ્રયોગમાં, ફ્લેમ સ્કેનીંગ ટેપરિંગ સિસ્ટમ દ્વારા તૈયાર કરાયેલ માઇક્રો-નેનો ફાઇબરમાં મિલિમીટરના ક્રમમાં એક સમાન શંકુ ક્ષેત્ર છે, જે પંપ લાઇટ અને બીજા હાર્મોનિક તરંગ માટે લાંબી બિનરેખીય ક્રિયા લંબાઈ પૂરી પાડે છે. સંકલિત ગેલિયમ સેલેનાઇડ ક્રિસ્ટલની બીજા ક્રમની બિનરેખીય ધ્રુવીકરણક્ષમતા 170 pm/V કરતાં વધી જાય છે, જે ઓપ્ટિકલ ફાઇબરની આંતરિક બિનરેખીય ધ્રુવીકરણક્ષમતા કરતા ઘણી વધારે છે. વધુમાં, ગેલિયમ સેલેનાઇડ ક્રિસ્ટલની લાંબા-અંતરની ક્રમબદ્ધ રચના બીજા હાર્મોનિક્સના સતત તબક્કાના હસ્તક્ષેપને સુનિશ્ચિત કરે છે, જે માઇક્રો-નેનો ફાઇબરમાં મોટી બિનરેખીય ક્રિયા લંબાઈના ફાયદાને સંપૂર્ણ રમત આપે છે. વધુ અગત્યનું, પમ્પિંગ ઓપ્ટિકલ બેઝ મોડ (HE11) અને બીજા હાર્મોનિક હાઇ ઓર્ડર મોડ (EH11, HE31) વચ્ચેના તબક્કાના મેચિંગને શંકુ વ્યાસને નિયંત્રિત કરીને અને પછી માઇક્રો-નેનો ફાઇબરની તૈયારી દરમિયાન વેવગાઇડ વિક્ષેપને નિયંત્રિત કરીને પ્રાપ્ત થાય છે.

ઉપરોક્ત પરિસ્થિતિઓ માઇક્રો-નેનો ફાઇબરમાં સેકન્ડ હાર્મોનિક્સના કાર્યક્ષમ અને વાઇડ-બેન્ડ ઉત્તેજના માટે પાયો નાખે છે. પ્રયોગ દર્શાવે છે કે નેનોવોટ સ્તરે સેકન્ડ હાર્મોનિકસનું આઉટપુટ 1550 nm પિકોસેકન્ડ પલ્સ લેસર પંપ હેઠળ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે, અને બીજા હાર્મોનિકસને સમાન તરંગલંબાઇના સતત લેસર પંપ હેઠળ પણ કાર્યક્ષમ રીતે ઉત્તેજિત કરી શકાય છે, અને થ્રેશોલ્ડ પાવર ઘણા સો માઇક્રોવોટ જેટલો ઓછો છે (આકૃતિ 1). વધુમાં, જ્યારે પંપ લાઇટને સતત લેસરની ત્રણ અલગ અલગ તરંગલંબાઇ (1270/1550/1590 nm) સુધી લંબાવવામાં આવે છે, ત્યારે છ ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ઝન તરંગલંબાઇમાંથી દરેક પર ત્રણ સેકન્ડ હાર્મોનિકસ (2w1, 2w2, 2w3) અને ત્રણ સમ ફ્રીક્વન્સી સિગ્નલો (w1+w2, w1+w3, w2+w3) જોવા મળે છે. પંપ લાઇટને 79.3 nm ની બેન્ડવિડ્થ સાથે અલ્ટ્રા-રેડિયન્ટ લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ (SLED) પ્રકાશ સ્ત્રોતથી બદલીને, 28.3 nm ની બેન્ડવિડ્થ સાથે વાઇડ-સ્પેક્ટ્રમ સેકન્ડ હાર્મોનિક ઉત્પન્ન થાય છે (આકૃતિ 2). વધુમાં, જો આ અભ્યાસમાં ડ્રાય ટ્રાન્સફર ટેકનોલોજીને બદલવા માટે રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરી શકાય, અને લાંબા અંતર પર માઇક્રો-નેનો ફાઇબરની સપાટી પર ગેલિયમ સેલેનાઇડ સ્ફટિકોના ઓછા સ્તરો ઉગાડી શકાય, તો બીજા હાર્મોનિક રૂપાંતર કાર્યક્ષમતામાં વધુ સુધારો થવાની અપેક્ષા છે.

આકૃતિ 1 બીજી હાર્મોનિક જનરેશન સિસ્ટમ અને તેના પરિણામે ઓલ-ફાઇબર સ્ટ્રક્ચર બને છે

આકૃતિ 2 સતત ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ હેઠળ મલ્ટી-વેવલન્થ મિશ્રણ અને વાઇડ-સ્પેક્ટ્રમ સેકન્ડ હાર્મોનિક્સ