Toisen harmonisen sukupolven tekniikka optisissa kuiduissa
Toisella - Tilauksen epälineaarisuudella on suuri merkitys monilla sovelluksilla, mukaan lukien tarkkuustaajuus metrologia, optiset kellot, molekyylikuvaus ja kvanttitietojen käsittely. Optiset kuidut, johtuen niiden korkeasta epälineaarisuudesta ja kompaktiteetistaan, ovat ihanteellinen alusta epälineaaristen vaikutusten tutkimiseksi. Optisten kuitujen inversion symmetria vaikeuttaa kuitenkin toisen - tilauksen epälineaarisia vaikutuksia, estäen siten kaikissa - kuitujen sekunnissa - tilauksen epälineaarisuus.
Tällä hetkellä tutkijat ovat pystyneet saavuttamaan suoraan toisen harmonisen sukupolven (SHG) optisten kuitujen ytimessä tai verhouksessa. Vaihe - SHG: n vastaavuusolosuhteet optisissa kuiduissa täyttyy ensisijaisesti tekniikoiden, kuten itse - järjestäytyneiden vaiheiden sovittamisten, quasi - vaiheen sovittamisen ja integroidun materiaalin - avustetun vaiheen sovittamisen kautta. Optisten kuitujen SHG -tekniikka kohtaa kuitenkin edelleen erilaisia haasteita, kuten perusaallon (FW) lähteen ja SHG -väliaineen erottaminen, alhainen keskimääräinen lähtöteho ja monimutkaisen esikäsittelyn tarve. Lisäksi joissakin tutkimuksissa on käytetty Cherenkov -säteilyfaasin sovittamista SHG: n saavuttamiseksi; Toista harmonista (SH) ei kuitenkaan muodostua ytimessä, vaan verhouksessa, mikä johtaa siihen, että se on vuototila, jolla on nopea tehon rappeutuminen ja heikko säteen laatu. Kuinka tuottaa suoraan korkeaa - sädettä - laatu SH: ssa ytimessä käyttämällä kaikkia - kuiturakennetta ilman esikäsittelyä edellyttäen lisätutkimuksia.
Romaani kaikki - kuidun satunnaisontelon rakenne tuottaa suoraan korkeaa - sädettä - laadun toinen harmoninen kuidun ytimessä
Äskettäin tarkkuusinstrumenttien laitoksen edistyksellinen laserteknologiatutkimusryhmä Tsinghua -yliopisto saavutti kaikki - kuitu korkea - säteen - laadukas SHG kuidun ytimessä satunnaisessa kuitulaserissa. Vahvistuksen suhteen vaiheen sovittaminen saavutetaan ensisijaisesti FW: n ja SH: n indusoiman jaksollisen sähkökentän kautta, samalla kun hyödynnetään satunnaisen laserin passiivista tilaa - ajallisen vahvistuksen modulaatiomekanismia ja epälineaarisen vahvistuksen pituuden lisääminen toisen harmonisen vahvistuksen parantamiseksi. Palautteen kannalta hajautettu palautemekanismi ja pistepalautelaitteet yhdistettiin satunnaisen resonanssiontelon muodostamiseksi SH: lle. Kokeessa SHG ei vaatinut valmisteluaikaa tai esikäsittelyä. Ainutlaatuisen vahvistuksen ja palautteen kokoonpanon vuoksi FW ja SH tuotettiin samasta satunnaisontelosta, ja SH lähetti suoraan kuituydin, keskimääräinen lähtöteho 10,06 MW. Lisäksi tässä tutkimuksessa ehdotetaan innovatiivista teoreettista mallia, joka yhdistää itsensä - järjestäytyneen SHG -teorian yleisen epälineaarisen Schrödinger -yhtälön kanssa, mikä mahdollistaa SH: n ja FW: n spektrin evoluution synkronoidun simulaation. Tämä rakenne hyödyntää kokonaan optisten kuitujen etuja saavuttaen kaikki - kuitu korkeat - säteen - laatu SHG kuidun ytimessä, potentiaalisilla sovelluksilla ympäristön anturi-, kuituoptisessa viestinnässä ja optisessa taajuuden kammoissa.
Tulokset julkaistiin High Power Laser Science and Engineering -lehden maaliskuun 2025 numerossa (Yousi Yang, Dan Li, Pei Li, Guohao Fu, Tiancheng Qi, Yijie Zhang, Ping Yan, Mali Gong, Qirong Xiao, "Toinen -} hitsning -sukupolvi satunnaisessa fiber -laserissa" High Power Laser Sci. 03000E41 (2025)).
Satunnaisen kuitulaserin rakenne on esitetty kuvassa 1. Laser diodin pumpun lähteen lähtövalo kytketään kuitulevyyn yhdistämisen kautta ja injektoidaan Ytterbium - seostettu kuitu, jossa pumpun valo kääntyy perusaallossa. Ydinvalo injektoidaan sitten 1 - kilometriin - pitkä viestintäkuitu, jonka lähtöpää on kulmassa, jotta vältetään fresnelin heijastuskytkentä ytimeen. Kääntelysuunnassa yhdistelmän signaalikuitu on kytketty korkeaan - heijastuskyvyttömyyteen, joka muodostaa puoliksi - avointa ytterbium-seostettua satunnaista laser-onteloa. Ritilän toinen pää on kytketty 2 × 1 -kytkimen yhteen käsivarteen, kun taas kytkimen kaksi muuta varaa sulatetaan suoraan kuiturengaspeilin muodostamiseksi.
Kuvio 1 (a) Kokeellinen asetuskaavio (LD -pumppu: Laser -diodipumpun lähde; HR FBG: korkea - Heijastavuuskuitu Bragg Gritive; ydf: ytterbium - Doped Fiber; GDF: Germanium - Doped -kuitu; (b) toinen harmoninen voitto ja palauteperiaate; (c) toinen harmoninen laserpisteen verhouksen stripparin käsittelyn jälkeen; d) Kuidun näkyvä valo pumppauksen aikana
Kokeessa käytetään kaskadoitua kaksinkertaista satunnaista onkalon rakennetta, ja sisäontelo on muodostettu korkealla - heijastuskuitu Bragg -ritiläksi ytterbiumina - seostettu vahvistusontelo ja ulkoreuno, joka saavuttaa laajakaistan palautteen rengaspeilin kautta. Lähtöspektri ja teho on esitetty kuvassa 2. Kun pumpun teho lähestyy kynnysarvoa, pääpiikki esiintyy spektrissä, johon liittyy satunnaisia kohinan piikkejä, jotka ovat peräisin Rayleigh -sironnan ja stimuloidun brillouiinin sironnan johdosta -} modulaatiovaikutuksesta. Tässä vaiheessa aika - Verkkotunnus Vahva pulssi herättää 535 nm: n toisen harmonisen. Kun pumpun teho ylittää kaskadetun Raman -kynnyksen, spektri laajenee superkontinuumiin (680–2116 nm). Lähi -- infrapuna -alueella perusaalto ja korkeampi - Tilaus Stokes Light osallistuvat SHG: hen, mikä johtaa pääpiippuun 592 nm: n nopeudella SH -kaistalla. Tämä johtuu siitä, että appelsiinin valossa on alhainen menetys ja 1184 nm Raman Light Power on riittävä.
Kuvio 2 Lähtöspektrit FW -voimissa (a) 0,65 W, (b) 13,6 W ja (c) 20,88 W; (d) SH -spektrien vertailu; e) SH -lähtöteho
Lisäksi optista suodatinlaitetta käytettiin yli 680 nm: n kulkuvalon poistamiseen tutkimaan sh -aika - verkkotunnuksen ominaisuuksia. Kuvio 3 (a) osoittaa, että SH: n aaltomuodoilla on merkittäviä voimakkuusvaihteluita eri perusvoimissa, ja jotkut pulssit ylittävät huomattavasti keskimääräisen intensiteetin, mikä osoittaa optisten roistoaaltojen mahdollisen läsnäolon. Tilastollinen histogrammi (kuva 3 (b)) paljastaa l - -muotoisen jakautumisominaisuuden, jossa harmaa alue edustaa kohinaausta ja katkoviiva merkitsee huipun amplitudia kaksinkertaisesti merkittävään aallonkorkeuteen. Kuvion 3 (c) vilpillisten aaltojen pulssin leveyttä rajoittaa ilmaisimen kaistanleveys (joka voi olla käytännössä kapeampi). Vaiheen - vastaavien sijaintien erojen vuoksi SH: lla eri aallonpituuksilla on hienovaraisia säätöjä lähtöaikaan, ja toissijaiset piikit ilmestyvät pääpiikin rinnalla, mikä vastaa SH -komponentteja, jotka ovat alhaiset - intensiteetti FW.
Kuva 3 Aika - SH: n verkkotunnuksen ominaisuudet eri voimissa. a) leveä - aika - etäisyys aaltomuoto. b) aika - verkkotunnuksen voimakkuuden jakautumishistogrammi. c) yksi - pulssi -aaltomuodon mittaustulokset
Tämä tutkimus ehdottaa kaikkia - kuituydin SHG -menetelmää, jolla on luonnostaan vahvempi pumpun injektiokyky ilman erityistä käsittelyä. Lisäksi tämä rakenne voi samanaikaisesti tuottaa FW: tä ja SH: ta, tarjoamalla erittäin integroidun suunnittelun. Jatkotutkimukset sisältävät palautevasteiden suunnittelun SH -aallonpituuden virittämiseen, pumpun tehon lisäämiseen korkeamman - tehosovellusten täyttämiseksi ja - -syvyystutkimuksissa outoa aaltoilmiöistä.
