همه - ساختار حفره تصادفی فیبر به طور مستقیم تولید لیزر فرکانس دو برابر -

دومین فناوری تولید هارمونیک در الیاف نوری
دوم - سفارش غیرخطی در طیف وسیعی از برنامه ها از جمله اندازه گیری فرکانس دقیق ، ساعتهای نوری ، تصویربرداری مولکولی و پردازش اطلاعات کوانتومی از اهمیت بالایی برخوردار است. الیاف نوری ، به دلیل غیرخطی بودن و فشردگی زیاد ، یک بستر ایده آل برای مطالعه اثرات غیرخطی است. با این حال ، تقارن وارونگی الیاف نوری ، دستیابی به اثرات غیرخطی دوم- سفارش را دشوار می کند ، در نتیجه مانع تحقیقات در مورد همه- فیبر دوم-} سفارش غیرخطی است.

در حال حاضر ، محققان توانسته اند به طور مستقیم به نسل هارمونیک دوم (SHG) در هسته یا روکش الیاف نوری دست یابند. شرایط تطبیق فاز- برای SHG در الیاف نوری در درجه اول از طریق تکنیک هایی مانند تطبیق فاز سازمان یافته خود {{2} ، تطبیق فاز شبه- و مواد یکپارچه- تطبیق فاز کمک می شود. با این حال ، فناوری SHG در الیاف نوری هنوز با چالش های مختلفی مانند جداسازی منبع موج اساسی (FW) و رسانه SHG ، قدرت تولید متوسط ​​متوسط ​​و نیاز به پیش پردازش پیچیده روبرو است. علاوه بر این ، برخی از مطالعات برای دستیابی به SHG از تطبیق مرحله تشعشع چرنکوف استفاده کرده اند. با این حال ، هارمونیک دوم (SH) در هسته ایجاد نمی شود بلکه در روکش قرار می گیرد و در نتیجه آن یک حالت نشت با پوسیدگی سریع و کیفیت پرتو ضعیف است. چگونه به طور مستقیم با استفاده از یک ساختار فیبر All - بدون ضمانت های پیش پردازش ، به طور مستقیم - پرتو -}}}}}}}.

رمان همه -} ساختار حفره تصادفی فیبر به طور مستقیم - پرتو {-} کیفیت دوم هارمونیک در هسته فیبر
به تازگی ، تیم تحقیقاتی پیشرفته فناوری لیزر در گروه ابزارهای دقیق ، دانشگاه Tsinghua ، به همه -} بالا- پرتو -} SHG در هسته فیبر در یک فیبر تصادفی دست یافت. از نظر افزایش ، تطبیق فاز در درجه اول از طریق میدان الکتریکی دوره ای ناشی از FW و SH حاصل می شود ، ضمن استفاده از فضایی غیرفعال-} مکانیسم تعدیل افزایش موقتی لیزر تصادفی و افزایش طول افزایش غیرخطی برای افزایش افزایش هارمونیک دوم. از نظر بازخورد ، یک مکانیسم بازخورد توزیع شده و دستگاه های بازخورد نقطه برای تشکیل یک حفره رزونانس تصادفی برای SH ترکیب شدند. در آزمایش ، SHG نیازی به زمان آماده سازی یا پیش پردازش ندارد. با توجه به پیکربندی سود و بازخورد منحصر به فرد ، FW و SH از همان حفره تصادفی تولید شدند و SH مستقیماً از هسته فیبر خارج شد و قدرت خروجی متوسط ​​10.06 مگاوات بود. علاوه بر این ، این مطالعه یک الگوی نظری نوآورانه را ارائه می دهد که نظریه SHG سازمان یافته خود را با معادله غیرخطی شرودینگر تعمیم یافته ، خود زوج می کند و امکان شبیه سازی هماهنگ از تکامل طیفی SH و FW را فراهم می کند. این ساختار به طور کامل از مزایای الیاف نوری استفاده می کند ، و به همه-} فیبر بالا- پرتو- SHG با کیفیت در هسته فیبر ، با کاربردهای بالقوه در سنجش محیطی ، ارتباط فیبر نوری و فرکانس نوری استفاده می کند.

این یافته ها در شماره مارس 2025 از علم و مهندسی لیزر با قدرت بالا منتشر شد (یوسی یانگ ، دن لی ، پی لی ، گووها فو ، Tiancheng qi ، yijie Zhang ، Ping Yan ، Mali Gong ، Qirong Xiao ، "SECOND-}}} نسل هارمونیک در یک Fiber LaSer High LaSer" 03000E41 (2025)).

ساختار لیزر فیبر تصادفی در شکل 1 نشان داده شده است. نور خروجی از منبع پمپ دیود لیزر از طریق یک ترکیب در روکش فیبر وصل می شود و به فیبر دوپ شده-} تزریق می شود ، جایی که نور پمپ به موج بنیادی تبدیل می شود. سپس چراغ هسته به یک کیلومتر 1--}}}}}}}} با پایان خروجی آن زاویه دار تزریق می شود تا از اتصال بازتاب فرسن به هسته جلوگیری شود. در جهت خروجی معکوس ، فیبر سیگنال ترکیب کننده به یک توری بازتابی-}} وصل می شود ، و یک حفره لیزر تصادفی نیمه {8} باز می کند. انتهای دیگر توری به یک بازوی منفرد یک کوپل 2 × 1 متصل می شود ، در حالی که دو بازوی دیگر کوپلر مستقیماً ذوب می شوند تا یک آینه حلقه فیبر تشکیل شود.

شکل 1 (الف) نمودار تنظیم آزمایشی (پمپ LD: منبع پمپ دیود لیزر ؛ HR FBG: HIGH - بازتاب فیبر Bragg Grating ؛ ydf: {-}}}} doped ؛ gdf: ژرمانیوم {{{{{{{}}} doped} doped doped} doped (ب) اصل سود و بازخورد دوم هارمونیک ؛ ج) نقطه لیزر دوم هارمونیک پس از پردازش روکش استریپ. (د) نور قابل مشاهده در فیبر در حین پمپاژ

این آزمایش از یک ساختار حفره تصادفی مضاعف آبشار استفاده می کند ، با حفره داخلی توسط یک توری فیبر بازتاب بالا - بازتابنده به عنوان ytterbium- doped حفره سود و حفره بیرونی که از طریق یک آینه حلقه ای به دست می آید. طیف و قدرت خروجی در شکل 2 نشان داده شده است. هنگامی که قدرت پمپ به آستانه نزدیک می شود ، یک قله اصلی در طیف همراه با قله های نویز تصادفی ظاهر می شود ، که از خود-} تأثیر Q به دلیل پراکندگی رییلیگ و تحریک بریلوئین تحریک می شود. در این مرحله ، زمان - دامنه پالس قوی هارمونیک دوم 535 نانومتر را تحریک می کند. هنگامی که قدرت پمپ از آستانه رامان آبشار فراتر رود ، طیف به یک ابرقدرت (680-2116 نانومتر) گسترش می یابد. در منطقه مادون قرمز نزدیک- ، موج اساسی و بالاتر- سفارش استوکس در SHG شرکت می کند و در نتیجه اوج اصلی در 592 نانومتر در باند SH ایجاد می شود. این امر به این دلیل است که نور نارنجی از بین رفتن کم و قدرت نور 1184 نانومتر رامان کافی است.

شکل 2 طیف خروجی در قدرتهای FW (الف) 0.65 W ، (ب) 13.6 W و (ج) 20.88 W ؛ (د) مقایسه طیف های SH ؛ (ه) قدرت خروجی SH

علاوه بر این ، از یک دستگاه فیلتر نوری برای از بین بردن نور ولگرد بالاتر از 680 نانومتر برای مطالعه ویژگی های دامنه SH - استفاده شد. شکل 3 (a) نشان می دهد که شکل موج SH نوسانات شدت قابل توجهی را در قدرت های اساسی مختلف نشان می دهد ، با برخی از پالس ها به شدت از شدت متوسط ​​برخوردار هستند و این نشانگر حضور احتمالی امواج سرکش نوری است. هیستوگرام آماری (شکل 3 (b)) یک ویژگی توزیع شکل L- را نشان می دهد که منطقه خاکستری نشان دهنده پس زمینه نویز و خط متراکم است که دامنه اوج را دو برابر ارتفاع موج قابل توجه نشان می دهد. عرض پالس امواج سرکش در شکل 3 (c) توسط پهنای باند ردیاب (که ممکن است در عمل باریک تر باشد) محدود است. با توجه به تفاوت در موقعیت های تطبیق فاز {{10} ، SH در طول موج های مختلف تنظیمات ظریف را در زمان خروجی نشان می دهد ، با قله های ثانویه در کنار قله اصلی ظاهر می شوند ، مربوط به اجزای SH کم- شدت FW.

شکل 3 زمان- ویژگی های دامنه SH در قدرت های مختلف. a) Wide- time - شکل موج دامنه. ب) زمان - هیستوگرام توزیع شدت دامنه. ج) نتایج اندازه گیری موج پالس تک-

این مطالعه یک روش -} Fiber Core SHG را ارائه می دهد که ذاتاً دارای قابلیت تزریق پمپ قوی تر بدون نیاز به پردازش ویژه است. علاوه بر این ، این ساختار می تواند همزمان FW و SH را تولید کند و یک طراحی بسیار یکپارچه ارائه دهد. تحقیقات بیشتر شامل طراحی پاسخ های بازخورد برای تنظیم طول موج SH ، افزایش قدرت پمپ برای دیدار با برنامه های قدرت بالاتر- ، و انجام مطالعات عمق- در مورد پدیده موج عجیب است.