ကျယ်ပြန့်သောရောင်စဉ်တန်းတွင် ဒုတိယဟာမိုနစ်များ၏လှုံ့ဆော်မှု

ကျယ်ပြန့်သောရောင်စဉ်တန်းတွင် ဒုတိယဟာမိုနစ်များ၏လှုံ့ဆော်မှု

၁၉၆၀ ပြည့်လွန်နှစ်များတွင် ဒုတိယအဆင့် nonlinear optical effect များကို ရှာဖွေတွေ့ရှိပြီးကတည်းက သုတေသီများ၏ စိတ်ဝင်စားမှုကို ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် နှိုးဆွပေးခဲ့ပြီး ဒုတိယ harmonic နှင့် frequency effect များအပေါ် အခြေခံ၍ အစွန်းရောက် ultraviolet မှ far infrared band အထိ ထုတ်လုပ်နိုင်ခဲ့သည်။လေဆာများလေဆာ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုကို သိသိသာသာ မြှင့်တင်ပေးခဲ့ပါတယ်၊အလင်းပညာသတင်းအချက်အလက် စီမံဆောင်ရွက်ခြင်း၊ မြင့်မားသော ရုပ်ထွက်အရည်အသွေးရှိသော အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖြင့် ပုံရိပ်ဖော်ခြင်းနှင့် အခြားနယ်ပယ်များ။ မျဉ်းဖြောင့်မဟုတ်သော အဆိုအရမှန်ဘီလူးနှင့် polarization သီအိုရီအရ၊ even-order nonlinear optical effect သည် crystal symmetry နှင့် နီးကပ်စွာဆက်စပ်နေပြီး nonlinear coefficient သည် non-central inversion symmetric media တွင်သာ သုညမဟုတ်ပါ။ အခြေခံအကျဆုံး second-order nonlinear effect အနေဖြင့်၊ amorphous form နှင့် center inversion ၏ symmetry ကြောင့် second harmonics များသည် quartz fiber တွင် ၎င်းတို့၏ထုတ်လုပ်မှုနှင့် ထိရောက်စွာအသုံးပြုမှုကို သိသိသာသာ အဟန့်အတားဖြစ်စေပါသည်။ လက်ရှိတွင်၊ polarization နည်းလမ်းများ (optical polarization၊ thermal polarization၊ electric field polarization) သည် optical fiber ၏ material center inversion ၏ symmetry ကို လူလုပ်ဖျက်ဆီးနိုင်ပြီး optical fiber ၏ second-order nonlinearity ကို ထိရောက်စွာ တိုးတက်ကောင်းမွန်စေနိုင်သည်။ သို့သော်၊ ဤနည်းလမ်းသည် ရှုပ်ထွေးပြီး တောင်းဆိုမှုများသော ပြင်ဆင်မှုနည်းပညာ လိုအပ်ပြီး discrete wavelengths များတွင် quasi-phase matching condition များကိုသာ ဖြည့်ဆည်းနိုင်သည်။ echo wall mode ကိုအခြေခံသည့် optical fiber resonant ring သည် second harmonics ၏ wide spectrum excitation ကို ကန့်သတ်ထားသည်။ fiber ၏ surface structure ၏ symmetry ကို ချိုးဖျက်ခြင်းဖြင့်၊ special structure fiber ရှိ surface second harmonics များကို အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ မြှင့်တင်ပေးသော်လည်း အလွန်မြင့်မားသော peak power ရှိသော femtosecond pump pulse ပေါ်တွင် မူတည်နေဆဲဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ all-fiber structures များတွင် second-order nonlinear optical effect များထုတ်လုပ်ခြင်းနှင့် conversion efficiency တိုးတက်ကောင်းမွန်လာခြင်း၊ အထူးသဖြင့် low-power, continuous optical pumping တွင် wide-spectrum second harmonics များထုတ်လုပ်ခြင်းသည် nonlinear fiber optics နှင့် devices နယ်ပယ်တွင် ဖြေရှင်းရန်လိုအပ်သော အခြေခံပြဿနာများဖြစ်ပြီး အရေးကြီးသော သိပ္ပံနည်းကျ အရေးပါမှုနှင့် ကျယ်ပြန့်သော အသုံးချမှုတန်ဖိုးရှိသည်။

တရုတ်နိုင်ငံရှိ သုတေသနအဖွဲ့တစ်ဖွဲ့သည် micro-nano fiber ဖြင့် layered gallium selenide crystal phase integration ပုံစံတစ်ခုကို အဆိုပြုခဲ့သည်။ gallium selenide crystals များ၏ မြင့်မားသော second-order nonlinearity နှင့် long-range ordering ကို အခွင့်ကောင်းယူခြင်းဖြင့် wide-spectrum second-harmonic excitation နှင့် multi-frequency conversion လုပ်ငန်းစဉ်ကို အကောင်အထည်ဖော်ပြီး fiber တွင် multi-parametric လုပ်ငန်းစဉ်များ မြှင့်တင်ခြင်းနှင့် broadband second-harmonic ပြင်ဆင်ခြင်းအတွက် ဖြေရှင်းချက်အသစ်တစ်ခုကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။အလင်းရင်းမြစ်များ။ အစီအစဉ်တွင် ဒုတိယ harmonic နှင့် sum frequency effect ၏ ထိရောက်သော excitation သည် အောက်ပါ အဓိက အခြေအနေသုံးခုပေါ်တွင် အဓိကမူတည်သည်- gallium selenide အကြား ရှည်လျားသော light-matter interaction အကွာအဝေး နှင့်မိုက်ခရို-နာနိုဖိုက်ဘာ၊ အလွှာလိုက် gallium selenide ပုံဆောင်ခဲ၏ မြင့်မားသော ဒုတိယအဆင့် nonlinearity နှင့် long-range အစီအစဉ်၊ နှင့် fundamental frequency နှင့် frequency doubling mode ၏ phase matching condition များကို ဖြည့်ဆည်းပေးပါသည်။

စမ်းသပ်မှုတွင် flame scanning tapering system မှ ပြင်ဆင်ထားသော micro-nano fiber သည် မီလီမီတာအလိုက် uniform cone region ရှိပြီး pump light နှင့် second harmonic wave အတွက် ရှည်လျားသော nonlinear action length ကို ပေးစွမ်းသည်။ integrated gallium selenide crystal ၏ second-order nonlinear polarizability သည် 170 pm/V ထက် ကျော်လွန်ပြီး optical fiber ၏ intrinsic nonlinear polarizability ထက် များစွာပိုမိုမြင့်မားသည်။ ထို့အပြင်၊ gallium selenide crystal ၏ long-range ordered structure သည် second harmonics ၏ continuous phase interference ကို သေချာစေပြီး micro-nano fiber ရှိ ကြီးမားသော nonlinear action length ၏ အားသာချက်ကို အပြည့်အဝ ပေးစွမ်းသည်။ ပိုအရေးကြီးသည်မှာ pumping optical base mode (HE11) နှင့် second harmonic high order mode (EH11, HE31) အကြား phase matching ကို cone diameter ကို ထိန်းချုပ်ပြီးနောက် micro-nano fiber ပြင်ဆင်နေစဉ် waveguide dispersion ကို ထိန်းညှိခြင်းဖြင့် ဖြစ်ပေါ်လာသည်။

အထက်ပါအခြေအနေများသည် မိုက်ခရို-နာနိုဖိုက်ဘာတွင် ဒုတိယဟာမိုနစ်များ၏ ထိရောက်ပြီး ကျယ်ပြန့်သောလှိုင်းအလျားလှုံ့ဆော်မှုအတွက် အခြေခံအုတ်မြစ်ချပေးပါသည်။ စမ်းသပ်မှုအရ နာနိုဝပ်အဆင့်ရှိ ဒုတိယဟာမိုနစ်များ၏ အထွက်ကို 1550 nm picosecond pulse laser pump အောက်တွင် ရရှိနိုင်ကြောင်းနှင့် ဒုတိယဟာမိုနစ်များကို လှိုင်းအလျားတူသော စဉ်ဆက်မပြတ်လေဆာ pump အောက်တွင်လည်း ထိရောက်စွာလှုံ့ဆော်နိုင်ကြောင်း ပြသထားပြီး threshold power သည် မိုက်ခရိုဝပ်ရာပေါင်းများစွာအထိ နိမ့်ကျပါသည် (ပုံ ၁)။ ထို့အပြင်၊ pump light ကို စဉ်ဆက်မပြတ်လေဆာ၏ လှိုင်းအလျားသုံးခု (1270/1550/1590 nm) ၏ မတူညီသော လှိုင်းအလျားသုံးခုသို့ တိုးချဲ့သောအခါ၊ ဒုတိယဟာမိုနစ်သုံးခု (2w1၊ 2w2၊ 2w3) နှင့် sum frequency signal သုံးခု (w1+w2၊ w1+w3၊ w2+w3) ကို frequency conversion wavelength ခြောက်ခုစလုံးတွင် တွေ့ရှိရသည်။ ပန့်မီးကို bandwidth 79.3 nm ရှိသော ultra-radiant light-emitting diode (SLED) အလင်းရင်းမြစ်ဖြင့် အစားထိုးခြင်းဖြင့် bandwidth 28.3 nm ရှိသော wide-spectrum second harmonic ကို ထုတ်ပေးသည် (ပုံ ၂)။ ထို့အပြင်၊ ဤလေ့လာမှုတွင် dry transfer နည်းပညာကို အစားထိုးရန် chemical vapor deposition နည်းပညာကို အသုံးပြုနိုင်ပါက၊ micro-nano fiber မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် gallium selenide crystals အလွှာအနည်းငယ်ကိုသာ အကွာအဝေးများစွာဖြင့် ကြီးထွားစေနိုင်ပါက၊ second harmonic conversion efficiency သည် ပိုမိုတိုးတက်ကောင်းမွန်လာမည်ဟု မျှော်လင့်ရသည်။

ပုံ ၁။ ဒုတိယ harmonic ထုတ်လုပ်မှုစနစ်နှင့် all-fiber structure တွင် ရလဒ်များ

ပုံ ၂ စဉ်ဆက်မပြတ် optical pumping အောက်ရှိ Multi-wavelength mixing နှင့် wide-spectrum second harmonics