Zweitharmonische Generationstechnologie in optischen Fasern
Zweitens ist - Bestellung der Nichtlinearität in einem Bereich von Anwendungen von großer Bedeutung, einschließlich der Präzisionsfrequenzmetrologie, optischen Uhren, molekularen Bildgebung und Quanteninformationsverarbeitung. Optische Fasern sind aufgrund ihrer hohen Nichtlinearität und Kompaktheit eine ideale Plattform für die Untersuchung nichtlinearer Effekte. Die Inversionssymmetrie von optischen Fasern macht es jedoch schwierig, die zweiten - nichtlinearen Effekte zu erzielen, wodurch die Forschung zu allen - Fiber Second - nichtlinearität bestellen.
Derzeit konnten Forscher die zweite harmonische Generation (SHG) im Kern oder die Verkleidung von optischen Fasern direkt erreichen. Die Phase - Matching -Bedingungen für SHG in optischen Fasern sind hauptsächlich durch Techniken wie Selbst {- organisierte Phasenanpassung, quasi - Phasenanpassung und integriertes Material - assistiertes Phasenübereinstimmung. Die SHG -Technologie in optischen Fasern steht jedoch immer noch mit verschiedenen Herausforderungen, wie z. Darüber hinaus haben einige Studien die Cherenkov -Strahlungsphase -Matching verwendet, um SHG zu erreichen. Die zweite Harmonische (SH) wird jedoch nicht im Kern erzeugt, sondern in der Verkleidung, was dazu führt, dass es sich um einen Leckagemodus mit schnellem Stromverfall und einer schlechten Strahlqualität handelt. So generieren Sie direkt hoch - Beam - Qualität SH im Kern unter Verwendung einer Faserstruktur von - ohne Vorverarbeitung garantiert die weitere Untersuchung.
Roman All - Fiber -Zufallshöhlenstruktur erzeugt direkt hoch - Beam - Qualität Second Harmonic im Faserkern
Kürzlich hat das Forschungsteam für Advanced Laser Technology am Department of Precision Instruments der Universität Tsinghua alle - Fiber High - Beam - Qualität SHG innerhalb des Glasfaserkerns in einem zufälligen Faserlaser erreicht. In Bezug auf die Verstärkung wird die Phasenübereinstimmung hauptsächlich durch das periodische elektrische Feld erreicht, das durch FW und SH induziert wird, während der passive Spattio - zeitliche Gewinnmodulationsmechanismus des zufälligen Lasers und die Erhöhung der nichtlinearen Verstärkungslänge, um den zweiten harmonischen Gewinn zu verbessern. In Bezug auf das Feedback wurden ein verteilter Rückkopplungsmechanismus und ein Punkt -Feedback -Geräte zu einer zufälligen Resonanzhöhle für SH kombiniert. Im Experiment musste SHG keine Vorbereitungszeit oder Vorverarbeitung benötigten. Aufgrund der eindeutigen Verstärkungs- und Rückkopplungskonfiguration wurden FW und SH aus derselben Zufallshöhle erzeugt, und SH wurde direkt aus dem Faserkern mit einer durchschnittlichen Ausgangsleistung von 10,06 MW ausgegeben. Darüber hinaus schlägt diese Studie ein innovatives theoretisches Modell vor, das sich selbst mit der verallgemeinerten nichtlinearen Schrödinger -Gleichung selbst organisierte SHG -Theorie organisierte, wodurch die synchronisierte Simulation der spektralen Entwicklung von SH und FW ermöglicht wird. Diese Struktur nutzt die Vorteile von optischen Fasern vollständig und erreicht alle - Fiber -Hoch - Beam - Qualität SHG innerhalb des Faserkerns mit potenziellen Anwendungen in der Umgebungserfassung, der Faserkommunikation und den optischen Frequenzkombern.
Die Ergebnisse wurden in der März 2025 -Ausgabe von High Power Laser Science and Engineering veröffentlicht (Yousi Yang, Dan Li, Pei Li, Guohao Fu, Tiancheng Qi, Yijie Zhang, Ping Yan, Mali Gong, Qirong Xiao, Second - harmonische Harmonic -Harmonic -Harmonic -In -A -3 -Harmonic -In -A -3 -Fuber -Laser -Laser -Laser -LaSer -LaSer -Las -Las -Las -LaS -Las. 03000E41 (2025)).
Die Struktur des zufälligen Faserlasers ist in Abbildung 1 dargestellt. Das Ausgangslicht aus der Laserdiodenpumpenquelle wird über einen Kombinierer in die Faserverkleidung gekoppelt und in das Ytterbium - dotierte Faser injiziert, wobei das Pumplicht in die grundlegende Welle konvertiert wird. Das Kernlicht wird dann in eine 1 - Kilometer - Lange Kommunikationsfaser injiziert, wobei sein Ausgangsende abgewackelt ist, um die Fresnel -Reflexion zu vermeiden, die sich in den Kern befindet. In der umgekehrten Ausgangsrichtung ist die Signalfaser des Kombinierers mit einem hohen - Reflexionsvermögen verbunden und bildet ein Semi - Open Ytterbium-dotiertes Zufallslaserhohlraum. Das andere Ende des Gitters ist mit einem einzelnen Arm eines 2 × 1 -Kopplers verbunden, während die beiden anderen Arme des Kopplers direkt mit einem Faserringspiegel verschmolzen sind.
Abbildung 1 (a) Experimentelles Einstellungsdiagramm (LD -Pumpe: Laserdiodenpumpe Quelle; (b) zweite harmonische Gewinn- und Feedback -Prinzip; (c) zweiter harmonischer Laserspot nach der Verarbeitung von Stripper -Stripper; (d) Sichtbares Licht in der Faser beim Pumpen
Das Experiment verwendet eine kaskadierte doppelte Zufallshöhlenstruktur, wobei der innere Hohlraum, der durch ein hohes - Reflexionsfaser -Bragg -Bragg -Gitter gebildet wird, als das Ytterbium - dotiertes Verstärkungshöhle und das Außenhöhle, das Breitband -Feedback über einen Ringspiegel erreicht. Das Ausgangsspektrum und die Leistung sind in Abbildung 2 dargestellt. Wenn sich die Pumpenleistung dem Schwellenwert nähert, erscheint im Spektrum ein Hauptpeak, das von zufälligen Rauschpeaks begleitet wird und aus dem Selbst - -Modulations -Q -Effekt aufgrund der Rayleigh -Streuung und der stimulierten Brillouin -Streuung stammt. Zu diesem Zeitpunkt erregt die Zeit - -Domäne starker Puls die zweite Harmonische von 535 nm. Wenn die Pumpenleistung den kaskadierten Raman -Schwellenwert überschreitet, erweitert sich das Spektrum zu einem Superkontinuum (680–2116 nm). In der nahe - Infrarotregion nimmt die grundlegende Welle und höher - Stokes Light an SHG teil, was zu einem Hauptpeak bei 592 nm im SH -Band führt. Dies liegt daran, dass das orangefarbene Licht einen geringen Verlust aufweist und die Raman -Lichtleistung von 1184 nm ausreicht.
Abbildung 2 Ausgangsspektren bei FW -Kräften von (a) 0,65 W, (b) 13,6 W und (c) 20,88 W; (d) Vergleich von SH -Spektren; (e) SH -Ausgangsleistung
Darüber hinaus wurde ein optisches Filtergerät verwendet, um über 680 nm Streatlicht zu entfernen, um die SH -Zeit - -Domäneneigenschaften zu untersuchen. Abbildung 3 (a) zeigt, dass die SH -Wellenformen bei unterschiedlichen grundlegenden Kräften signifikante Intensitätsschwankungen aufweisen, wobei einige Impulse die durchschnittliche Intensität weit überschreiten, was auf das mögliche Vorhandensein von optischen Schurkenwellen hinweist. Das statistische Histogramm (Abbildung 3 (b)) zeigt ein L - -Fapiercharakteristik, wobei der Graubereich den Rauschhintergrund darstellt und die gestrichelte Linie die Spitzenamplitude doppelt so hoch wie die signifikante Wellenhöhe markiert. Die Pulsbreite der Schurkenwellen in Abbildung 3 (c) ist durch die Detektorbandbreite begrenzt (die in der Praxis enger sein kann). Aufgrund der Unterschiede in der Phase - -Apentatpositionen weisen SH bei verschiedenen Wellenlängen subtile Anpassungen des Ausgangszeitpunkts auf, wobei sekundäre Peaks neben dem Hauptpeak erscheinen, der SH -Komponenten von niedrigem - Intensität FW entspricht.
Abbildung 3 Zeit - Domäneneigenschaften von SH bei verschiedenen Kräften. a) breit - Zeit - Bereich Wellenform. b) Zeit - Domänenintensitätsverteilung Histogramm. c) einzelne - Impulswellenform -Messergebnisse
Diese Studie schlägt eine All - -Faser -Kern -SHG -Methode vor, die von Natur aus eine stärkere Pumpenspritzfunktion besitzt, ohne eine spezielle Verarbeitung zu erfordern. Darüber hinaus kann diese Struktur gleichzeitig FW und SH erzeugen und ein stark integriertes Design bieten. Weitere Untersuchungen umfassen das Entwerfen von Feedback -Antworten für die SH -Wellenlängenabstimmung, die Erhöhung der Pumpenleistung, um höhere - -Anträgungsanwendungen zu erfüllen und in - Tiefenstudien zum Odd Wave -Phänomen zu leiten.
