વિશાળ સ્પેક્ટ્રમમાં બીજા હાર્મોનિક્સની ઉત્તેજના

વિશાળ સ્પેક્ટ્રમમાં બીજા હાર્મોનિક્સની ઉત્તેજના

1960 ના દાયકામાં બીજા ક્રમની બિન-રેખીય ઓપ્ટિકલ અસરોની શોધ થઈ ત્યારથી, સંશોધકોમાં વ્યાપક રસ જગાડ્યો છે, અત્યાર સુધી, બીજા હાર્મોનિક અને આવર્તન અસરોના આધારે, અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટથી દૂરના ઇન્ફ્રારેડ બેન્ડ સુધીનું ઉત્પાદન કર્યું છે.લેસરોલેસરના વિકાસને મોટા પ્રમાણમાં પ્રોત્સાહન આપ્યું,ઓપ્ટિકલમાહિતી પ્રક્રિયા, ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન માઇક્રોસ્કોપિક ઇમેજિંગ અને અન્ય ક્ષેત્રો. બિનરેખીય અનુસારઓપ્ટિક્સઅને ધ્રુવીકરણ સિદ્ધાંત, સમાન-ક્રમની બિનરેખીય ઓપ્ટિકલ અસર ક્રિસ્ટલ સપ્રમાણતા સાથે નજીકથી સંબંધિત છે, અને બિન-રેખીય ગુણાંક માત્ર બિન-કેન્દ્રીય વ્યુત્ક્રમ સપ્રમાણ માધ્યમોમાં શૂન્ય નથી. સૌથી મૂળભૂત સેકન્ડ-ઓર્ડર બિનરેખીય અસર તરીકે, બીજા હાર્મોનિક્સ આકારહીન સ્વરૂપ અને કેન્દ્ર વ્યુત્ક્રમની સમપ્રમાણતાને કારણે ક્વાર્ટઝ ફાઇબરમાં તેમની પેઢી અને અસરકારક ઉપયોગને મોટા પ્રમાણમાં અવરોધે છે. હાલમાં, ધ્રુવીકરણ પદ્ધતિઓ (ઓપ્ટિકલ ધ્રુવીકરણ, થર્મલ ધ્રુવીકરણ, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ધ્રુવીકરણ) કૃત્રિમ રીતે ઓપ્ટિકલ ફાઇબરના સામગ્રી કેન્દ્રના વ્યુત્ક્રમની સમપ્રમાણતાને નષ્ટ કરી શકે છે અને ઓપ્ટિકલ ફાઇબરની બીજા ક્રમની બિનરેખીયતાને અસરકારક રીતે સુધારી શકે છે. જો કે, આ પદ્ધતિને જટિલ અને માગણી કરતી તૈયારી તકનીકની જરૂર છે, અને તે માત્ર અલગ તરંગલંબાઇ પર અર્ધ-તબક્કાની મેચિંગ શરતોને પૂરી 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 સ્ટ્રક્ચર ફાઇબરમાં સપાટીની બીજી હાર્મોનિક્સ ચોક્કસ હદ સુધી વધારવામાં આવે છે, પરંતુ હજુ પણ ખૂબ જ ઉચ્ચ શિખર શક્તિ સાથે ફેમટોસેકન્ડ પંપ પલ્સ પર આધાર રાખે છે. તેથી, ઓલ-ફાઇબર સ્ટ્રક્ચર્સમાં સેકન્ડ-ઓર્ડર નોનલાઇનર ઓપ્ટિકલ ઇફેક્ટ્સનું નિર્માણ અને રૂપાંતરણ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો, ખાસ કરીને લો-પાવર, સતત ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગમાં વાઇડ-સ્પેક્ટ્રમ સેકન્ડ હાર્મોનિક્સનું ઉત્પાદન, એ મૂળભૂત સમસ્યાઓ છે જેને હલ કરવાની જરૂર છે. નોનલાઇનર ફાઇબર ઓપ્ટિક્સ અને ઉપકરણોના ક્ષેત્રમાં, અને મહત્વપૂર્ણ વૈજ્ઞાનિક મહત્વ અને વ્યાપક એપ્લિકેશન મૂલ્ય ધરાવે છે.

ચીનમાં એક સંશોધન ટીમે માઇક્રો-નેનો ફાઇબર સાથે સ્તરવાળી ગેલિયમ સેલેનાઇડ ક્રિસ્ટલ ફેઝ ઇન્ટિગ્રેશન સ્કીમનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો છે. ગેલિયમ સેલેનાઇડ સ્ફટિકોની ઉચ્ચ સેકન્ડ-ઓર્ડર નોન-રેખીયતા અને લાંબા-શ્રેણીના ક્રમનો લાભ લઈને, વિશાળ-સ્પેક્ટ્રમ સેકન્ડ-હાર્મોનિક ઉત્તેજના અને મલ્ટિ-ફ્રિકવન્સી કન્વર્ઝન પ્રક્રિયાને સાકાર કરવામાં આવે છે, જે મલ્ટી-પેરામેટ્રિક પ્રક્રિયાઓના ઉન્નતીકરણ માટે એક નવો ઉકેલ પૂરો પાડે છે. ફાઇબર અને બ્રોડબેન્ડ સેકન્ડ-હાર્મોનિકની તૈયારીપ્રકાશ સ્ત્રોતો. સ્કીમમાં બીજા હાર્મોનિક અને સરવાળા આવર્તન અસરની કાર્યક્ષમ ઉત્તેજના મુખ્યત્વે નીચેની ત્રણ મુખ્ય સ્થિતિઓ પર આધારિત છે: ગેલિયમ સેલેનાઇડ અને વચ્ચેની લાંબી પ્રકાશ-દ્રવ્ય ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું અંતરમાઇક્રો-નેનો ફાઇબર, સ્તરવાળી ગેલિયમ સેલેનાઇડ ક્રિસ્ટલનો ઉચ્ચ સેકન્ડ-ઓર્ડર નોનલાઇનરીટી અને લોંગ-રેન્જ ઓર્ડર, અને મૂળભૂત આવર્તન અને આવર્તન ડબલિંગ મોડની તબક્કા મેચિંગ શરતો સંતુષ્ટ છે.

પ્રયોગમાં, ફ્લેમ સ્કેનિંગ ટેપરિંગ સિસ્ટમ દ્વારા તૈયાર કરાયેલ માઇક્રો-નેનો ફાઇબરમાં મિલિમીટરના ક્રમમાં એક સમાન શંકુ પ્રદેશ છે, જે પંપ પ્રકાશ અને બીજા હાર્મોનિક તરંગ માટે લાંબી બિનરેખીય ક્રિયા લંબાઈ પ્રદાન કરે છે. સંકલિત ગેલિયમ સેલેનાઇડ ક્રિસ્ટલની બીજા ક્રમની બિનરેખીય ધ્રુવીકરણ ક્ષમતા 170 pm/V કરતાં વધી જાય છે, જે ઓપ્ટિકલ ફાઇબરની આંતરિક બિનરેખીય ધ્રુવીકરણ કરતાં ઘણી વધારે છે. વધુમાં, ગેલિયમ સેલેનાઇડ ક્રિસ્ટલનું લોંગ-રેન્જ ઓર્ડર્ડ સ્ટ્રક્ચર બીજા હાર્મોનિક્સના સતત તબક્કામાં દખલને સુનિશ્ચિત કરે છે, જે માઇક્રો-નેનો ફાઇબરમાં મોટી બિનરેખીય ક્રિયા લંબાઈના લાભ માટે સંપૂર્ણ રમત આપે છે. વધુ મહત્ત્વની બાબત એ છે કે, પંમ્પિંગ ઓપ્ટિકલ બેઝ મોડ (HE11) અને બીજા હાર્મોનિક હાઈ ઓર્ડર મોડ (EH11, HE31) વચ્ચેના તબક્કાનું મેચિંગ શંકુના વ્યાસને નિયંત્રિત કરીને અને પછી માઇક્રો-નેનો ફાઈબરની તૈયારી દરમિયાન વેવગાઈડ ડિસ્પરશનને નિયંત્રિત કરીને અનુભવાય છે.

ઉપરોક્ત શરતો માઇક્રો-નેનો ફાઇબરમાં બીજા હાર્મોનિક્સના કાર્યક્ષમ અને વિશાળ-બેન્ડ ઉત્તેજના માટે પાયો નાખે છે. પ્રયોગ દર્શાવે છે કે નેનોવોટ સ્તરે બીજા હાર્મોનિક્સનું આઉટપુટ 1550 એનએમ પીકોસેકન્ડ પલ્સ લેસર પંપ હેઠળ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે, અને બીજા હાર્મોનિક્સ સમાન તરંગલંબાઇના સતત લેસર પંપ હેઠળ પણ કાર્યક્ષમ રીતે ઉત્તેજિત થઈ શકે છે, અને થ્રેશોલ્ડ પાવર છે. કેટલાક સો માઇક્રોવોટ જેટલું ઓછું (આકૃતિ 1). આગળ, જ્યારે પંપ પ્રકાશને સતત લેસરની ત્રણ અલગ અલગ તરંગલંબાઇઓ (1270/1550/1590 nm), ત્રણ સેકન્ડ હાર્મોનિક્સ (2w1, 2w2, 2w3) અને ત્રણ સરવાળા આવર્તન સંકેતો (w1+w2, w1+w3, w2+ સુધી વિસ્તૃત કરવામાં આવે છે. w3) દરેક છ આવર્તન રૂપાંતર તરંગલંબાઇ પર અવલોકન કરવામાં આવે છે. 79.3 nm ની બેન્ડવિડ્થ સાથે પંપ લાઇટને અલ્ટ્રા-રેડિયન્ટ લાઇટ-એમિટિંગ ડાયોડ (SLED) પ્રકાશ સ્રોત સાથે બદલવાથી, 28.3 nm ની બેન્ડવિડ્થ સાથેનું વિશાળ-સ્પેક્ટ્રમ બીજું હાર્મોનિક ઉત્પન્ન થાય છે (આકૃતિ 2). વધુમાં, જો આ અભ્યાસમાં ડ્રાય ટ્રાન્સફર ટેક્નોલૉજીને બદલવા માટે રાસાયણિક વરાળ જમા કરવાની તકનીકનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, અને લાંબા અંતર પર માઇક્રો-નેનો ફાઇબરની સપાટી પર ગેલિયમ સેલેનાઇડ સ્ફટિકોના ઓછા સ્તરો ઉગાડી શકાય છે, તો બીજી હાર્મોનિક રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા અપેક્ષિત છે. વધુ સુધારવા માટે.

અંજીર. 1 સેકન્ડ હાર્મોનિક જનરેશન સિસ્ટમ અને ઓલ-ફાઈબર સ્ટ્રક્ચરમાં પરિણામ

આકૃતિ 2 સતત ઓપ્ટિકલ પમ્પિંગ હેઠળ મલ્ટિ-વેવલન્થ મિક્સિંગ અને વાઈડ-સ્પેક્ટ્રમ સેકન્ડ હાર્મોનિક્સ