सभी - फाइबर रैंडम कैविटी स्ट्रक्चर सीधे कोर -} दोगुनी आवृत्ति लेजर उत्पन्न करता है

ऑप्टिकल फाइबर में दूसरी हार्मोनिक पीढ़ी प्रौद्योगिकी
दूसरा - ऑर्डर नॉनलाइनरिटी अनुप्रयोगों की एक सीमा में बहुत महत्व है, जिसमें सटीक आवृत्ति मेट्रोलॉजी, ऑप्टिकल घड़ियों, आणविक इमेजिंग और क्वांटम सूचना प्रसंस्करण शामिल हैं। ऑप्टिकल फाइबर, उनकी उच्च nonlinearity और कॉम्पैक्टनेस के कारण, nonlinear प्रभावों का अध्ययन करने के लिए एक आदर्श मंच हैं। हालाँकि, ऑप्टिकल फाइबर के उलटा समरूपता से दूसरे - को नॉनलाइनियर प्रभाव प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है, जिससे सभी - फाइबर सेकंड - ऑर्डर नॉनलाइनरिटी पर अनुसंधान में बाधा उत्पन्न होती है।

वर्तमान में, शोधकर्ता ऑप्टिकल फाइबर के कोर या क्लैडिंग में सीधे दूसरी हार्मोनिक जेनरेशन (SHG) को प्राप्त करने में सक्षम हैं। ऑप्टिकल फाइबर में SHG के लिए चरण - मिलान की स्थिति मुख्य रूप से स्वयं - संगठित चरण मिलान, Quasi - चरण मिलान, और एकीकृत सामग्री - सहायता प्राप्त चरण मिलान जैसी तकनीकों के माध्यम से संतुष्ट हैं। हालांकि, ऑप्टिकल फाइबर में एसएचजी तकनीक अभी भी विभिन्न चुनौतियों का सामना करती है, जैसे कि फंडामेंटल वेव (एफडब्ल्यू) स्रोत और एसएचजी माध्यम, कम औसत आउटपुट पावर, और जटिल प्रीप्रोसेसिंग की आवश्यकता जैसी अलगाव। इसके अतिरिक्त, कुछ अध्ययनों ने SHG को प्राप्त करने के लिए चेरेंकोव विकिरण चरण का उपयोग किया है; हालांकि, दूसरा हार्मोनिक (एसएच) कोर के भीतर नहीं बल्कि क्लैडिंग में उत्पन्न होता है, जिसके परिणामस्वरूप यह तेजी से बिजली क्षय और खराब बीम गुणवत्ता के साथ एक रिसाव मोड होता है। कैसे सीधे उच्च - बीम - गुणवत्ता SH को कोर के भीतर एक ऑल - फाइबर संरचना का उपयोग करके कोर के भीतर अधिक से अधिक उत्पन्न करें।

उपन्यास सभी - फाइबर रैंडम कैविटी संरचना सीधे उच्च - बीम - फाइबर कोर में गुणवत्ता दूसरा हार्मोनिक उत्पन्न करती है
हाल ही में, प्रिसिजन इंस्ट्रूमेंट्स, Tsinghua विश्वविद्यालय में उन्नत लेजर प्रौद्योगिकी अनुसंधान टीम ने सभी - फाइबर उच्च - बीम - एक यादृच्छिक फाइबर लेजर में फाइबर कोर के भीतर गुणवत्ता SHG को प्राप्त किया। लाभ के संदर्भ में, चरण मिलान मुख्य रूप से एफडब्ल्यू और एसएच द्वारा प्रेरित आवधिक विद्युत क्षेत्र के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जबकि निष्क्रिय स्पैटो - यादृच्छिक लेजर के अस्थायी लाभ मॉड्यूलेशन तंत्र का उपयोग करते हुए और दूसरे हार्मोनिक लाभ को बढ़ाने के लिए नॉनलाइनर लाभ की लंबाई बढ़ाते हैं। प्रतिक्रिया के संदर्भ में, एक वितरित प्रतिक्रिया तंत्र और बिंदु प्रतिक्रिया उपकरणों को SH के लिए एक यादृच्छिक गुंजयमान गुहा बनाने के लिए संयुक्त किया गया था। प्रयोग में, SHG को कोई तैयारी समय या प्रीप्रोसेसिंग की आवश्यकता नहीं थी। अद्वितीय लाभ और प्रतिक्रिया कॉन्फ़िगरेशन के कारण, एफडब्ल्यू और एसएच एक ही यादृच्छिक गुहा से उत्पन्न हुए थे, और एसएच सीधे फाइबर कोर से आउटपुट था, जिसमें 10.06 मेगावाट की औसत आउटपुट पावर थी। इसके अतिरिक्त, यह अध्ययन एक अभिनव सैद्धांतिक मॉडल का प्रस्ताव करता है जो कि जोड़े स्व - सामान्यीकृत nonlinear Schrowdinger समीकरण के साथ SHG सिद्धांत का आयोजन करता है, जो SH और FW के वर्णक्रमीय विकास के सिंक्रनाइज़ सिमुलेशन को सक्षम करता है। यह संरचना पूरी तरह से ऑप्टिकल फाइबर के लाभों का लाभ उठाती है, सभी - फाइबर उच्च - बीम - गुणवत्ता SHG फाइबर कोर के भीतर, पर्यावरणीय संवेदन, फाइबर ऑप्टिक संचार और ऑप्टिकल आवृत्ति कॉम्ब्स में संभावित अनुप्रयोगों के साथ।

निष्कर्षों को मार्च 2025 में हाई पावर लेजर साइंस एंड इंजीनियरिंग (यूसी यांग, डैन ली, पेई ली, गुओहाओ फू, तियानचेंग क्यूई, यिजी ज़ांग, पिंग यान, माली गोंग, क़िरोंग ज़ियाओ, "दूसरी {{1} हर्मोनिक जनरेशन के भीतर एक यादृच्छिक फाइबर," Eng . 13, 03000e41 (2025))।

यादृच्छिक फाइबर लेजर की संरचना को चित्र 1 में दिखाया गया है। लेजर डायोड पंप स्रोत से आउटपुट लाइट को एक कॉम्बिनेशन के माध्यम से फाइबर क्लैडिंग में जोड़ा जाता है और ytterbium - डोपेड फाइबर में इंजेक्ट किया जाता है, जहां पंप प्रकाश को मौलिक तरंग में परिवर्तित किया जाता है। कोर लाइट को तब 1 -} किलोमीटर - लंबे संचार फाइबर में इंजेक्ट किया जाता है, इसके आउटपुट अंत के साथ कोर में फ्रेज़ेल रिफ्लेक्शन युग्मन से बचने के लिए एंगल्ड किया जाता है। रिवर्स आउटपुट दिशा में, कॉम्बिनेर का सिग्नल फाइबर एक उच्च - परावर्तक झंझरी से जुड़ा होता है, जो एक अर्ध - ytterbium-doped यादृच्छिक लेजर कैविटी को खोलता है। झंझरी का दूसरा छोर 2 × 1 युग्मक के एक हाथ से जुड़ा हुआ है, जबकि युग्मक के अन्य दो हथियार सीधे फाइबर रिंग मिरर बनाने के लिए जुड़े होते हैं।

चित्रा 1 (ए) प्रायोगिक सेटअप आरेख (एलडी पंप: लेजर डायोड पंप स्रोत; एचआर एफबीजी: उच्च - परावर्तकता फाइबर ब्रैग ग्रैगिंग; ydf: ytterbium - डोपेड फाइबर; gdf: जर्मनियम - doped fiber (बी) दूसरा हार्मोनिक लाभ और प्रतिक्रिया सिद्धांत; (ग) स्ट्रिपर प्रसंस्करण के बाद दूसरा हार्मोनिक लेजर स्पॉट; (d) पंपिंग के दौरान फाइबर में दृश्यमान प्रकाश

यह प्रयोग एक कैस्केड डबल रैंडम कैविटी संरचना को नियोजित करता है, जिसमें एक उच्च - द्वारा गठित आंतरिक गुहा के साथ Ytterbium - डोपेड गेन कैविटी के रूप में प्रतिबिंब फाइबर ब्रैग झंझरी, और एक रिंग मिरर के माध्यम से ब्रॉडबैंड फीडबैक को प्राप्त करने वाला बाहरी गुहा। आउटपुट स्पेक्ट्रम और पावर को चित्र 2 में दिखाया गया है। जब पंप पावर थ्रेशोल्ड के पास पहुंचता है, तो एक मुख्य शिखर स्पेक्ट्रम में यादृच्छिक शोर की चोटियों के साथ दिखाई देता है, जो कि रेले के बिखरने और ब्रिलॉइन स्कैटर को उत्तेजित करने के कारण स्वयं - मॉड्यूलेशन क्यू प्रभाव से उत्पन्न होता है। इस बिंदु पर, समय - डोमेन मजबूत पल्स 535 एनएम सेकंड हार्मोनिक को उत्तेजित करता है। जब पंप शक्ति कैस्केडेड रमन दहलीज से अधिक हो जाती है, तो स्पेक्ट्रम एक सुपरकॉन्टिनम (680-2116 एनएम) में व्यापक हो जाता है। निकट - इन्फ्रारेड क्षेत्र में, मौलिक लहर और उच्चतर - ऑर्डर स्टोक्स लाइट SHG में भाग लेते हैं, जिसके परिणामस्वरूप SH बैंड में 592 एनएम पर एक मुख्य शिखर होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ऑरेंज लाइट में कम नुकसान होता है और 1184 एनएम रमन लाइट पावर पर्याप्त है।

चित्रा 2 (ए) 0.65 डब्ल्यू, (बी) 13.6 डब्ल्यू, और (सी) 20.88 डब्ल्यू के एफडब्ल्यू शक्तियों पर आउटपुट स्पेक्ट्रा; (डी) एसएच स्पेक्ट्रा की तुलना; (ई) एसएच आउटपुट पावर

इसके अलावा, SH समय - डोमेन विशेषताओं का अध्ययन करने के लिए 680 एनएम से ऊपर आवारा प्रकाश को हटाने के लिए एक ऑप्टिकल फ़िल्टर डिवाइस का उपयोग किया गया था। चित्रा 3 (ए) से पता चलता है कि एसएच तरंग अलग -अलग मौलिक शक्तियों में महत्वपूर्ण तीव्रता में उतार -चढ़ाव का प्रदर्शन करती है, कुछ दालों के साथ औसत तीव्रता से अधिक है, जो ऑप्टिकल दुष्ट तरंगों की संभावित उपस्थिति को दर्शाता है। सांख्यिकीय हिस्टोग्राम (चित्रा 3 (बी)) एक एल - के आकार की वितरण विशेषता को प्रकट करता है, जिसमें ग्रे क्षेत्र शोर पृष्ठभूमि का प्रतिनिधित्व करता है और धराशायी लाइन पीक आयाम को महत्वपूर्ण तरंग ऊंचाई से दोगुनी है। चित्रा 3 (सी) में दुष्ट तरंगों की पल्स चौड़ाई डिटेक्टर बैंडविड्थ (जो व्यवहार में संकीर्ण हो सकती है) द्वारा सीमित है। चरण - मिलान पदों में अंतर के कारण, विभिन्न तरंग दैर्ध्य में SH आउटपुट समय में सूक्ष्म समायोजन प्रदर्शित करता है, मुख्य शिखर के साथ द्वितीयक चोटियों के साथ, कम - तीव्रता fw के SH घटकों के अनुरूप।

चित्रा 3 समय - विभिन्न शक्तियों पर SH की डोमेन विशेषताओं। a) वाइड - समय - रेंज वेवफॉर्म। बी) समय - डोमेन तीव्रता वितरण हिस्टोग्राम। c) सिंगल - पल्स वेवफॉर्म माप परिणाम

यह अध्ययन एक सभी - फाइबर कोर SHG विधि का प्रस्ताव करता है जो विशेष रूप से विशेष प्रसंस्करण की आवश्यकता के बिना मजबूत पंप इंजेक्शन क्षमता के पास होता है। इसके अतिरिक्त, यह संरचना एक साथ एफडब्ल्यू और एसएच उत्पन्न कर सकती है, एक उच्च एकीकृत डिजाइन की पेशकश कर सकती है। आगे के शोध में एसएच तरंग दैर्ध्य ट्यूनिंग के लिए फीडबैक प्रतिक्रियाएं शामिल हैं, उच्च - बिजली अनुप्रयोगों को पूरा करने के लिए पंप पावर बढ़ाना, और विषम लहर घटना पर - गहराई से अध्ययन में संचालन करना शामिल है।