微光纤中的宽带和连续波泵浦二次谐波_全球视讯

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二阶光学非线性效应自20世纪60年代首次发现以来就受到了研究人员的广泛关注。基于二次谐波和和频效应，产生了从紫外到远红外波段的激光，极大地促进了激光技术、光学信息处理、高分辨率显微成像的发展。根据非线性光学和偏振理论，偶次非线性光学效应很大程度上取决于晶体的中心对称性，并且二阶非线性磁化率仅在非中心对称介质中不为零。然而，作为最基本的二阶非线性效应，石英光纤的中心对称性阻碍了二次谐波的产生和利用。广泛采用的极化方法(如光极化、热极化、电场极化)可以人为地打破光纤的中心对称性，有效改善光纤的二阶非线性。然而，需要复杂的工艺和苛刻的制造条件，并且只能在离散波长下满足准相位匹配条件，这限制了工作带宽。基于回音壁模式的光纤环也极大地限制了二次谐波的宽光谱激发。通过打破光纤表面的中心对称性，可以在一定程度上增强特殊结构光纤中的表面二次谐波，但仍然不可缺少峰值功率很高的飞秒泵浦脉冲。所以，

西北工业大学研究组提出了将长程有序层状硒化镓晶体集成到微光纤中的方案，实现了宽带二次谐波和多频转换。这为光纤中多参数工艺的增强以及准单色/宽带光源的发展提供了新的解决方案。该方案中二次谐波和和频效应的有效激发主要取决于以下三个关键条件：硒化镓与泵浦光之间的光-物质相互作用长度长、硒化镓晶体的高非线性以及满足相位匹配状况。实验中，火焰刷涂系统制备的超细纤维具有毫米级均匀锥形区域，提供足够长的非线性相互作用长度。硒化镓的非线性磁化率超过170 pm/V，远大于原始光纤，而且硒化镓晶体的长程有序结构保证了二次谐波的累积相长干涉。更重要的是，通过在制造过程中控制微光纤的直径，从而调制波导色散，满足泵浦模和二次谐波模之间的相位匹配。

上述条件为微光纤中二次谐波的高效宽带激励奠定了基础。实验结果表明，在1550 nm皮秒激光器的泵浦下，实现了纳瓦级的二次谐波。在1550 nm连续波源下也可以有效地激发二次谐波，并且当采用三个泵浦波长时观察到多频率转换。此外，通过用带宽为 79.3 nm 的超辐射发光二极管 (SLED) 源代替泵浦，产生了带宽为 28.3 nm 的宽二次谐波。此外，如果采用化学气相沉积代替干转移技术，在长长度的微纤维表面生长几层硒化镓，二次谐波转换效率有望进一步提高。

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