Antroji harmoninės kartos technologija optiniuose pluoštuose
Antrasis - Užsakymas netiesiškumas turi didelę reikšmę įvairiose programose, įskaitant tikslumo dažnio metrologiją, optinius laikrodžius, molekulinius vaizdus ir kvantinės informacijos apdorojimą. Optiniai pluoštai dėl didelio netiesiškumo ir kompaktiškumo yra ideali platforma netiesiniam poveikiui tirti. Tačiau dėl optinių skaidulų inversijos simetrijos sunku pasiekti antrą - užsisakyti netiesinius efektus, taip trukdant atlikti visų - pluošto antrosios pluošto - tyrimus.
Šiuo metu tyrėjai sugebėjo tiesiogiai pasiekti antrąją harmoninę kartą (SHG) optinių skaidulų šerdyje ar apmušale. Fazė - SHG suderinimo sąlygos optiniuose pluoštuose pirmiausia patenkintos naudojant tokius metodus kaip savęs - Organizuotos fazės suderinimas, kvazi - fazės atitikimas ir integruota medžiaga - padedama fazių atitikimo. Tačiau optinių pluoštų SHG technologija vis dar susiduria su įvairiais iššūkiais, tokiais kaip pagrindinio bangos (FW) šaltinio ir SHG terpės, mažos vidutinės galios ir sudėtingo išankstinio apdorojimo poreikis. Be to, kai kuriuose tyrimuose buvo panaudotas Cherenkovo radiacijos fazės suderinimas SHG pasiekimui; Tačiau antroji harmonika (SH) yra ne šerdyje, o apvalkale, todėl tai yra nuotėkio režimas, turintis greitą galios skilimą ir prastą pluošto kokybę. Kaip tiesiogiai sugeneruoti aukštą - pluoštą - kokybės SH šerdyje, naudojant all - pluošto struktūrą, be išankstinio apdorojimo, reikalauja tolesnio tyrimo.
NORMIS VISI - Pluošto atsitiktinės ertmės struktūra tiesiogiai sukuria aukštą - pluoštą - kokybišką antrąją harmoniką pluošto šerdyje
Neseniai Tsinghua universiteto „Precision Instruments“ katedros „Advanced Laser Technology“ tyrimų komanda pasiekė visus - pluošto aukštą pluoštą - pluoštą - kokybišką SHG pluošto šerdyje atsitiktiniame pluošto lazeriu. Kalbant apie padidėjimą, fazių atitikimas pirmiausia pasiekiamas per periodinį FW ir SH sukeltą elektrinį lauką, kartu naudojant pasyvųjį erdvę - laikinojo stiprinimo moduliacijos mechanizmą atsitiktinio lazerio ir netiesinio padidėjimo ilgio padidinimu, kad padidintų antrą harmoninį padidėjimą. Kalbant apie grįžtamąjį ryšį, paskirstytas grįžtamojo ryšio mechanizmas ir taškiniai grįžtamojo ryšio įtaisai buvo sujungti, kad būtų suformuota atsitiktinė rezonantinė ertmė SH. Eksperimente SHG nereikalavo paruošimo laiko ar išankstinio apdorojimo. Dėl unikalios padidėjimo ir grįžtamojo ryšio konfigūracijos FW ir SH buvo sugeneruoti iš tos pačios atsitiktinės ertmės, o SH buvo tiesiogiai išvestas iš pluošto šerdies, o vidutinė išėjimo galia buvo 10,06 MW. Be to, šis tyrimas siūlo novatorišką teorinį modelį, kurį sujungiama - organizuota SHG teorija su apibendrinta netiesine Schrödingerio lygtimi, įgalinant sinchronizuotą SH ir FW spektrinę raidos modeliavimą. Ši struktūra visiškai panaudoja optinių skaidulų pranašumus, pasiekdama visus - pluošto aukštą - pluoštą - kokybės SHG pluošto šerdyje, o potencialus pritaikymas aplinkos javai, pluošto optinės komunikacijos ir optinių dažnių šukos.
Rezultatai buvo paskelbti 2025 m. Kovo mėn. „High Power Laser Science and Engineering“ numeryje (Yousi Yang, Dan Li, Pei Li, Guohao Fu, Tiancheng Qi, Yijie Zhang, Ping Yan, Mali Gong, Qirong Xiao, „Antroji- harmoninė karta atsitiktiniame fiber Laser“, „High Power Laser Laser Laser Laser Laser Laser Laser Laser Laser“, SCI. 03000E41 (2025)).
Atsitiktinio pluošto lazerio struktūra parodyta 1 paveiksle. Išėjimo šviesa iš lazerio diodų siurblio šaltinio yra sujungtas į pluošto apvalkalą per kombinuotoją ir įpurškiama į Ytterbium - pluoštą, kur siurblio lemputė paverčiama pagrindine banga. Tada šerdies lemputė įšvirkščiama į 1 - kilometrą - ilgą ryšio pluoštą, kurio išėjimo galas yra pasukamas, kad būtų išvengta fresnelio atspindžio sujungimo į šerdį. Atvirkštine išvesties kryptimi kombinuotojo signalo pluoštas yra prijungtas prie aukšto - atspindžio grotelių, sudarydamas pusiau - atidarytą „YTterbium“ paskirtą atsitiktinės lazerio ertmę. Kitas grotelių galas yra prijungtas prie vienos 2 × 1 jungties rankos, o kitos dvi jungties rankos yra tiesiogiai suliejusios, kad susidarytų pluošto žiedo veidrodis.
1 paveikslas (a) Eksperimentinė sąrankos diagrama (LD siurblys: lazerio diodų siurblio šaltinis; HR FBG: aukštas - atspindžio pluošto Bragg grotelių; ydf: ytterbium - pluošto jėgos; GDF: germanium - doped Fiber; cps: Cladding Power strigtion); b) antrasis harmoninio pelno ir grįžtamojo ryšio principas; c) antroji harmoninė lazerio dėmė po apklijavimo striptizo apdorojimo; d) Matoma šviesa pluošte siurbimo metu
Eksperimente naudojama kaskadinė dviguba atsitiktinės ertmės struktūra, kai vidinė ertmė suformuota aukštai - atspindžio pluošto, Bragg, grotelės kaip ytterbium -, išgautos ertmės, ir išorinė ertmė, pasiekianti plačiajuosčio ryšio atsiliepimą per žiedo veidrodį. Išėjimo spektras ir galia parodyta 2 paveiksle. Kai siurblio galia artėja prie slenksčio, spektro smailė pasirodo spektro metu, lydimas atsitiktinių triukšmo smailių, kilusių iš savęs - moduliacijos Q efekto dėl Rayleigh išsklaidymo ir stimuliuojančio Brillouin išsklaidymo. Šiuo metu laikas - Domenas Stiprus impulsas sužadina 535 nm antrąją harmoniką. Kai siurblio galia viršija kaskaduotą Ramano slenkstį, spektras plečiasi į superkontinuum (680–2116 nm). Netoli - infraraudonųjų spindulių regione esminė banga ir aukštesnė - eilės „Stokes Light“ dalyvauja SHG, todėl pagrindinė smailė yra 592 nm SH juostoje. Taip yra todėl, kad oranžinė lemputė turi mažai nuostolių, o pakanka 1184 nm „Raman Light Power“.
2 paveikslas išėjimo spektrai, esant FW galioms (a) 0,65 W, b) 13,6 W ir (c) 20,88 W; d) SH spektro palyginimas; e) SH išvesties galia
Be to, optinio filtro įtaisas buvo naudojamas pašalinti benamoją lemputę virš 680 nm, kad būtų galima ištirti SH laiką - domeno charakteristikas. 3 paveikslas (a) rodo, kad SH bangos formos turi didelius intensyvumo svyravimus esant skirtingoms pagrindinėms galioms, kai kurie impulsai žymiai viršija vidutinį intensyvumą, tai rodo galimą optinių nesąžiningų bangų buvimą. Statistinė histograma (3 pav. (B)) atskleidžia L - formos pasiskirstymo charakteristiką, o pilkoji plotas žymi triukšmo foną ir brūkšniuotą liniją, žymintį smailės amplitudę dvigubai didesniam bangos aukščiui. 3 pav. (C) nesąžiningų bangų impulsų plotį riboja detektoriaus pralaidumas (kuris praktiškai gali būti siauresnis). Dėl skirtumų - atitikimo pozicijose skirtumai, SH, esant skirtingiems bangų ilgiui, pasižymi subtiliais išėjimo laiko nustatymo pakeitimais, o antrinės smailės atsiranda šalia pagrindinės smailės, atitinkančios žemų - intensyvumo FW SH komponentus.
3 pav. Laikas - SH domeno charakteristikos skirtingose galiose. a) Platus - laikas - diapazono bangos forma. b) laikas - domeno intensyvumo pasiskirstymo histograma. c) Pavienis - impulsų bangos formos matavimo rezultatai
Šis tyrimas siūlo visiems - pluošto šerdies SHG metodo, kuris iš esmės turi stipresnes siurblio įpurškimo galimybes, nereikalaujant specialaus apdorojimo. Be to, ši struktūra vienu metu gali generuoti FW ir SH, siūlydama labai integruotą dizainą. Tolesni tyrimai apima grįžtamojo ryšio atsakymų projektavimą dėl SH bangos ilgio derinimo, siurblio galios didinimo, kad būtų patenkinti aukštesni - galios pritaikymai ir atlikimas - gylio tyrimuose su nelyginio bangos reiškiniu.
