Вступ

Ультраперервне покоління (SCG) є чудовим нелінійним оптичним процесом, де спочатку вузькі лазерні імпульси трансформуються в ультрадоріжний спектральний контин. Це явище стало кутовим каменім сучасної фотоніки, що дозволяє прориви в оптичних частотних гребінцях, широкосмугових спектроскопія, ультрафісної пульсації, і високорозчинної медичної візуалізації. Фізичні механізми за SCG вкорінені в перетворенні декількох волокон нелінійних властивостей, включаючи самофазний модуляцію (SPM), чотирихвильова змішувальна (FWM), стимулююча фазованість (SRS), і динаміка солітна. Хоча ці нелінійні спектральні спектральні ефекти здатні вводити надширотові спектральні спектральні спектральні спектральні спектральні спектральні спектральні спектральні спектральні спектральні спектральні спектральні спектральні спектральні спектри, що широкої, що мають широкий спектральні спектральні спектри, що мають широкий спектри, що мають широкий спектри, що мають широкий спектральні спектри, що мають широкий спектри, що мають широкий спектральні спектральні спектр

Розуміння волоконних нелінійності

Нелінійності волокна виникають з інтенсивності-залежного індексу рефракції скла і від інтелістичних процесів розсіювання. При високій інтенсивності світло пропагує через одномодове волокно, електричне поле викликає відповідь поляризації, яка не є строго лінійним. Ця нелінійна поляризація модіфікує рівняння хвилі, що призводить до різних ефектів, які залежать від тривалості імпульсу, пікової потужності, дисперсії та довжини волокна. У суперконтинентному виробництві ці ефекти працюють в концерті до перерозподілу енергії по спектру, але вони також встановлюють межі на збудженні і спектральна плоскість.

Самохідна модуляція (SPM)

SPM є найбільш фундаментальним нелінійним ефектом в SCG. Він виникає, тому що рефракційний індекс ядра волокна відчуває невелику кількість значень, пропорційна миттєвої інтенсивності: n] = n0 + n2II(t), де nn

Чотири-Wave Змішування (FWM)

FWM - це параметричний процес, де два фотонасоси на частотах 1 і ω2 генерують дві нові фотони на ω3 і ω4, консервуючи як енергію, так і імпульс. У суперконтинентальному виробництві FWM особливо важливо, коли довжина хвилі насоса лежить біля нульової точки волокна. Вона може ефективно перенести енергію на боковиді, розбризкування спектральних проміжок і розширення константу в видимий або середній діапазоні. Фаза відповідає є важливим; коли насос знаходиться в області аномальної дисперсії, FWM часто дегенерує (два фотонакопія виробляє сигнал і FWMidler).

Стимулювання Raman Scattering (SRS)

Інфрачервоний процес розсіювання, де фотон втрачає енергію для створення молекулярної вібрації (фонон), що призводить до зсуву шків на довший хвиль. У лікті волокнах, спектр спектра Raman на зсуві близько 13.2 THz, з широким хвостом, що поширюється до ~40 THz. У короткочасному SCG SRS може перенести енергію з синього краю імпульсу до червоної сторони, що сприяє спектральної асиметрії. У режимі солитона, саму частоту перезаміну викликає солітони, щоб безперервно перезнижувати, як вони пропалюють, феномен, відомий як самочастотний

Вплив на генерацію суперконтинентальних вузлів

Інтерплемент SPM, FWM і SRS визначає спектральну ширину, плоскість, когеренс і стійкість суперконтролюму. У аномальной дисперсійної схемі насосування, сильтонної фібри і SSFS генерують широкий і зазвичай гладкий константин від ультрафіолету до середини інфрачервоного. Однак, когеренція джерела SC може бути сильно деградована шумом насіння від початкових пульсових коливань, особливо під довгими імпульсами або високими насосними потужністю. Ступінь згуртування безпосередньо пов'язана з відносною силою нелінійності і тривалістю імпульсу насоса. Для цього потрібно високочастотні комбінації

Зовні, в нормальному режимі дисперсії (короткометр довжини хвилі, ніж довжина хвилі нульової дії), СПМ і ФВМ виробляють спектр з різними боковими і сильною коливаннями. Цей режим менш привабливим для широкосмугових додатків, але може запропонувати більш високу когеренцію. Вибір режиму насосування є торгово-офісним між спектральним хлібом і когеренцією, продиктований за допомогою призначеного застосування.

Управління нелінійними можливостями для оптимальних результатів

Дисперсія інженерія

Дисперсія машинобудування є найбільш потужним інструментом для контролю нелінійної динаміки SCG. Пошиття геометрії волокна - core, розташування повітряно-холеве на фотонікових кристалах волокон (PCFs), або індексного профілю - пошукачі можуть перенести нульову відстань хвилі (ZDW) для відповідності лазера насоса. Поширена стратегія полягає в тому, щоб насос в аномальному дисперсійному регіоні, близько до ZDW, посилюючи вплив солітону і пригнічує спектральну модуляцію. Більш просунутих конструкцій, таких як всенормальна дисперсія (ANDi) волокна, усунути нульову точку, що виробляє плоскі, оctliton-випродукційні спектри пропонуються

Управління активами

Вхідна пікова потужність безпосередньо впливає на міцність нелінійності. Низькопотужний насос значно розширюється; надмірна потужність може викликати багатосолітонну псисію, самочастотний зсув, а також посилення модуляції нестабільності, всі з яких деградує когерентність. Ретельний вибір потужності насоса і тривалість імпульсу -часто в femtoсекундному режимі - потрібно балансувати спектральну ширину з шумом. Для когерентної SCG може бути «м'якше» нелінійної взаємодії (наприклад, використання пікосекундних або наносекундних імпульсів з помірною потужністю) може бути бажаним, хоча спектр буде ву.

Дизайн та матеріали

За звичайні оліки, спеціальне волокно, такі як калькогенід, фтор (ZBLAN), і скажуритні окуляри пропонують розширену передачу в середні інфрачервоні і вище нелінійності. Ці матеріали дозволяють SCG за 3 мкм за додатки, такі як молекулярна спектроскопія відбитків пальців. Однак їх вище нелінійність також робить їх більш схильними до шуму і теплового пошкодження. Нанофотонікі хвилеводи і інтегровані фотонічні ланцюги є платформами, які забезпечують сильний конфінмент і ультрависока нелінійність для генерації на основі, що дозволяє компактні джерела для майбутніх фотоні системи.

Застосування надконтинентальних джерел

Уміння генерувати когерентний широкосмуговий світло перетворилося кілька полів:

  • Спектроскопія:. Джерела СК служать для четверизатора-трансформної інфрачервоної (FTIR) і спектроскопії поглинання, що дозволяє швидке придбання молекулярних спектрів за широким діапазоном хвиль. Когерентний SC дозволяє двокомбінувати спектроскопію двокомбних, де два злегка детуовані гребені SC збиті, щоб генерувати радіочастотний гребінь.
  • T Communications: Джерелами Broadband SC використовуються для тестування багатоканальних хвиль, оптичної когерентної томографії (OCT) в медичній візуалізації, а також джерела насіння для параметричних підсилювачів.
  • Метриологія: Частотний гребінець, отриманий з СГ, заробив дві Нобелівські премії (2005 Hall/Hänsch, 2018 Ashkin). Вони забезпечують точні оптичні частоти для таймера, GPS та фундаментальні постійні вимірювання.
  • Медична візуалізація: OCT з джерелами SC досягає роздільної здатності мікрометра в ретинальному і ендоскопічному діагностиці, завдяки широкому пропускному ширмункуванню.

Майбутні напрямки

Дослідження спрямоване на поліпшення когерентності, розширення спектрального покриття в глибоку УВ і далеку середню частину, а також мініатурізуючих джерел SC. Нові матеріали, такі як силікон-германій сплави, літій-ніобат, і графен-інтегровані волокна обіцяють високу ефективність і нові області довжини хвиль. Розвиток дисперсійно-керованих нелінійних інтерферометрів може дозволити генерації високо когерентних SC з вбудованими фазовими властивостями. Крім того, алгоритми машинного навчання застосовуються для оптимізації параметрів насоса і волоконних конструкцій, зменшення потреби в дослідно-терористичній техніці. Як неліній оптики і волокна продовжують розвиватися, більш легше, більш промислові джерела, більш простіші джерела

Висновок

Нелінійності волокна є двигуном і перешкодою у виробництві суперконтиненту. Самофазна модуляція, чотирихвильова змішування і стимуляція Raman розсіювання роботи разом з формувати спектральну виведення, але їх неконтрольовані прояви можуть деградувати когерентність і стійкість. Завдяки ретельному дисперсійному інженерії, управління живленням і вибір матеріалів, дослідники можуть загартувати ці нелінійності для виготовлення яскравого, широкосмугового і когерентного суперконтинентного світла. Продовжена синергія між теоретичним розумінням і волокнистою технологією приводять наступне покоління надконтролювних джерел, що дозволяють новим переднір'ям у прецизійним спектроскопії, візуалізувати, візуалізації, візуалізації, візуалізації, візуалізації, візуалізації, візуалізації, візуалізації, візуалізації, візуалізації, візуалізації, візуалізації, візуалізації, візуалізації, візуалізації, візуалізації, візуалізації, візуалізації та фотозійності та фотозій та фотонності та фотонності та фотонності та фотонності та фотонності та фотонистентних

Попередня інформація: