ବିସ୍ତୃତ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରମ୍ରେ ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ସର ଉତ୍ତେଜନା
୧୯୬୦ ଦଶକରେ ଦ୍ୱିତୀୟ-କ୍ରମର ଅଣ-ରେଖୀୟ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ପ୍ରଭାବ ଆବିଷ୍କାର ହେବା ପରଠାରୁ, ଗବେଷକମାନଙ୍କର ବ୍ୟାପକ ଆଗ୍ରହ ଜାଗ୍ରତ କରିଛି, ଏପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ, ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ ଏବଂ ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି ପ୍ରଭାବ ଉପରେ ଆଧାରିତ, ଅତ୍ୟନ୍ତ ଅଲ୍ଟ୍ରାଭାୟୋଲେଟ୍ ରୁ ଦୂର ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ ବ୍ୟାଣ୍ଡ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଉତ୍ପାଦନ କରିଛିଲେଜର୍, ଲେଜରର ବିକାଶକୁ ବହୁଳ ଭାବରେ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରିଥିଲା,ଅପ୍ଟିକାଲ୍ସୂଚନା ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ, ଉଚ୍ଚ-ରିଜୋଲ୍ୟୁସନ୍ ମାଇକ୍ରୋସ୍କୋପିକ୍ ଇମେଜିଂ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ କ୍ଷେତ୍ର। ନନଲାଇନ୍ ଅନୁସାରେଆଲୋକ ବିଜ୍ଞାନଏବଂ ଧ୍ରୁବୀକରଣ ତତ୍ତ୍ୱ, ସମ-କ୍ରମ ଅରେଖୀୟ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ପ୍ରଭାବ ସ୍ଫଟିକ ପ୍ରତିସମତା ସହିତ ନିକଟତର ଭାବରେ ଜଡିତ, ଏବଂ ଅରେଖୀୟ ଗୁଣାଙ୍କ କେବଳ ଅଣ-କେନ୍ଦ୍ରୀୟ ଇନଭର୍ସନ ସମିତ ଗଣମାଧ୍ୟମରେ ଶୂନ୍ୟ ନୁହେଁ। ସବୁଠାରୁ ମୌଳିକ ଦ୍ୱିତୀୟ-କ୍ରମ ଅରେଖୀୟ ପ୍ରଭାବ ଭାବରେ, ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ସ ଆକାରହୀନ ରୂପ ଏବଂ କେନ୍ଦ୍ର ଇନଭର୍ସନର ପ୍ରତିସମତା ହେତୁ କ୍ୱାର୍ଟଜ୍ ଫାଇବରରେ ସେମାନଙ୍କର ସୃଷ୍ଟି ଏବଂ ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ବ୍ୟବହାରକୁ ବହୁ ପରିମାଣରେ ବାଧା ଦିଏ। ବର୍ତ୍ତମାନ, ଧ୍ରୁବୀକରଣ ପଦ୍ଧତି (ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଧ୍ରୁବୀକରଣ, ତାପଜ ଧ୍ରୁବୀକରଣ, ବୈଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷେତ୍ର ଧ୍ରୁବୀକରଣ) ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବରର ବସ୍ତୁ କେନ୍ଦ୍ର ପ୍ରତିସମତାର ପ୍ରତିସମତାକୁ କୃତ୍ରିମ ଭାବରେ ନଷ୍ଟ କରିପାରିବ, ଏବଂ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବରର ଦ୍ୱିତୀୟ-କ୍ରମ ଅଣରେଖୀୟତାକୁ ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ଭାବରେ ଉନ୍ନତ କରିପାରିବ। ତଥାପି, ଏହି ପଦ୍ଧତି ପାଇଁ ଜଟିଳ ଏବଂ ଦାବିଦାର ପ୍ରସ୍ତୁତି ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଆବଶ୍ୟକ, ଏବଂ ଏହା କେବଳ ବିଚ୍ଛିନ୍ନ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟରେ କ୍ୱାସି-ଫେଜ୍ ମେଳ ଖାଉଥିବା ଅବସ୍ଥା ପୂରଣ କରିପାରିବ। ଇକୋ ୱାଲ୍ ମୋଡ୍ ଉପରେ ଆଧାରିତ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବର ରେଜୋନାଣ୍ଟ ରିଙ୍ଗ ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ସର ବିସ୍ତୃତ ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରମ୍ ଉତ୍ତେଜନାକୁ ସୀମିତ କରେ। ଫାଇବରର ପୃଷ୍ଠ ଗଠନର ପ୍ରତିସମତାକୁ ଭାଙ୍ଗି, ସ୍ୱତନ୍ତ୍ର ଗଠନ ଫାଇବରରେ ପୃଷ୍ଠ ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ସ ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ପରିମାଣରେ ଉନ୍ନତ ହୋଇଥାଏ, କିନ୍ତୁ ତଥାପି ବହୁତ ଉଚ୍ଚ ଶିଖର ଶକ୍ତି ସହିତ ଫେମଟୋସେକେଣ୍ଡ ପମ୍ପ ପଲ୍ସ ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ। ତେଣୁ, ସମସ୍ତ-ଫାଇବର ଗଠନରେ ଦ୍ୱିତୀୟ-କ୍ରମ ଅଣ-ରେଖିକ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ପ୍ରଭାବ ସୃଷ୍ଟି ଏବଂ ପରିବର୍ତ୍ତନ ଦକ୍ଷତାରେ ଉନ୍ନତି, ବିଶେଷକରି କମ୍-ଶକ୍ତି, ନିରନ୍ତର ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ପମ୍ପିଂରେ ବିସ୍ତୃତ-ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରମ୍ ଦ୍ୱିତୀୟ ହାରମୋନିକ୍ସ ସୃଷ୍ଟି, ଅଣ-ରେଖିକ ଫାଇବର ଅପ୍ଟିକ୍ସ ଏବଂ ଡିଭାଇସ୍ କ୍ଷେତ୍ରରେ ସମାଧାନ କରାଯିବା ଆବଶ୍ୟକ ମୌଳିକ ସମସ୍ୟା, ଏବଂ ଏହାର ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ବୈଜ୍ଞାନିକ ଗୁରୁତ୍ୱ ଏବଂ ବିସ୍ତୃତ ପ୍ରୟୋଗ ମୂଲ୍ୟ ଅଛି।
ଚୀନ୍ର ଏକ ଗବେଷଣା ଦଳ ମାଇକ୍ରୋ-ନାନୋ ଫାଇବର ସହିତ ଏକ ସ୍ତରଯୁକ୍ତ ଗାଲିୟମ୍ ସେଲେନାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ସମନ୍ୱୟ ଯୋଜନା ପ୍ରସ୍ତାବ ଦେଇଛନ୍ତି। ଗାଲିୟମ୍ ସେଲେନାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକର ଉଚ୍ଚ ଦ୍ୱିତୀୟ-କ୍ରମ ଅଣ-ରେଖୀୟତା ଏବଂ ଦୀର୍ଘ-ପରିସର କ୍ରମର ସୁଯୋଗ ନେଇ, ଏକ ବିସ୍ତୃତ-ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରମ୍ ଦ୍ୱିତୀୟ-ହାରମୋନିକ୍ ଉତ୍ତେଜନା ଏବଂ ବହୁ-ଆବୃତ୍ତି ରୂପାନ୍ତର ପ୍ରକ୍ରିୟା ସାକାର କରାଯାଏ, ଯାହା ଫାଇବରରେ ମଲ୍ଟି-ପାରାମେଟ୍ରିକ୍ ପ୍ରକ୍ରିୟାଗୁଡ଼ିକର ବୃଦ୍ଧି ଏବଂ ବ୍ରଡବ୍ୟାଣ୍ଡ ଦ୍ୱିତୀୟ-ହାରମୋନିକ୍ ପ୍ରସ୍ତୁତି ପାଇଁ ଏକ ନୂତନ ସମାଧାନ ପ୍ରଦାନ କରେ।ଆଲୋକ ଉତ୍ସ। ଯୋଜନାରେ ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ ଏବଂ ସମଷ୍ଟି ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି ପ୍ରଭାବର ଦକ୍ଷ ଉତ୍ତେଜନା ମୁଖ୍ୟତଃ ନିମ୍ନଲିଖିତ ତିନୋଟି ମୁଖ୍ୟ ସର୍ତ୍ତ ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ: ଗାଲିୟମ୍ ସେଲେନାଇଡ୍ ଏବଂ ମଧ୍ୟରେ ଲମ୍ବା ଆଲୋକ-ବସ୍ତୁ ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା ଦୂରତାମାଇକ୍ରୋ-ନାନୋ ଫାଇବର, ସ୍ତରୀକୃତ ଗାଲିୟମ୍ ସେଲେନାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକର ଉଚ୍ଚ ଦ୍ୱିତୀୟ-କ୍ରମ ଅଣ-ରେଖୀୟତା ଏବଂ ଦୀର୍ଘ-ପରିସର କ୍ରମ, ଏବଂ ମୌଳିକ ଆବୃତ୍ତି ଏବଂ ଆବୃତ୍ତି ଦ୍ୱିଗୁଣିତ ମୋଡର ପର୍ଯ୍ୟାୟ ମେଳ ଖାଉଥିବା ଅବସ୍ଥା ସନ୍ତୁଷ୍ଟ।
ପରୀକ୍ଷଣରେ, ଫ୍ଳେମ୍ ସ୍କାନିଂ ଟେପରିଂ ସିଷ୍ଟମ ଦ୍ୱାରା ପ୍ରସ୍ତୁତ ମାଇକ୍ରୋ-ନାନୋ ଫାଇବରର ମିଲିମିଟର କ୍ରମରେ ଏକ ସମାନ କୋନ୍ କ୍ଷେତ୍ର ଅଛି, ଯାହା ପମ୍ପ ଆଲୋକ ଏବଂ ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ ତରଙ୍ଗ ପାଇଁ ଏକ ଲମ୍ବା ଅଣରେଖା କାର୍ଯ୍ୟ ଲମ୍ବ ପ୍ରଦାନ କରେ। ସମନ୍ୱିତ ଗାଲିୟମ୍ ସେଲେନାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକର ଦ୍ୱିତୀୟ-କ୍ରମ ଅଣରେଖା ଧ୍ରୁବୀକରଣ 170 pm/V ଅତିକ୍ରମ କରେ, ଯାହା ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ଫାଇବରର ଆଭ୍ୟନ୍ତରୀଣ ଅଣରେଖା ଧ୍ରୁବୀକରଣ ଅପେକ୍ଷା ବହୁତ ଅଧିକ। ଅଧିକନ୍ତୁ, ଗାଲିୟମ୍ ସେଲେନାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକର ଦୀର୍ଘ-ପରିସର କ୍ରମବଦ୍ଧ ଗଠନ ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ସର ନିରନ୍ତର ପର୍ଯ୍ୟାୟ ହସ୍ତକ୍ଷେପକୁ ନିଶ୍ଚିତ କରେ, ଯାହା ମାଇକ୍ରୋ-ନାନୋ ଫାଇବରରେ ବଡ଼ ଅଣରେଖା କାର୍ଯ୍ୟ ଲମ୍ବ ଲାଭକୁ ପୂର୍ଣ୍ଣ ଖେଳ ପ୍ରଦାନ କରେ। ଅଧିକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ କଥା ହେଉଛି, ପମ୍ପିଂ ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ବେସ୍ ମୋଡ୍ (HE11) ଏବଂ ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ ହାଇ ଅର୍ଡର ମୋଡ୍ (EH11, HE31) ମଧ୍ୟରେ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ମେଳ କୋନ୍ ବ୍ୟାସକୁ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରି ଏବଂ ତା’ପରେ ମାଇକ୍ରୋ-ନାନୋ ଫାଇବର ପ୍ରସ୍ତୁତି ସମୟରେ ୱେଭଗାଇଡ୍ ବିଚ୍ଛିନ୍ନକୁ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରି ହାସଲ କରାଯାଏ।
ଉପରୋକ୍ତ ପରିସ୍ଥିତିଗୁଡ଼ିକ ମାଇକ୍ରୋ-ନାନୋ ଫାଇବରରେ ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ସର ଦକ୍ଷ ଏବଂ ପ୍ରଶସ୍ତ-ବ୍ୟାଣ୍ଡ ଉତ୍ତେଜନା ପାଇଁ ଭିତ୍ତିଭୂମି ସ୍ଥାପନ କରେ। ପରୀକ୍ଷଣରୁ ଜଣାପଡ଼ିଛି ଯେ ନାନୋୱାଟ୍ ସ୍ତରରେ ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ସର ଆଉଟପୁଟ୍ 1550 nm ପିକୋସେକେଣ୍ଡ ପଲ୍ସ ଲେଜର ପମ୍ପ ଅଧୀନରେ ହାସଲ କରାଯାଇପାରିବ, ଏବଂ ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ସକୁ ସମାନ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟର ନିରନ୍ତର ଲେଜର ପମ୍ପ ଅଧୀନରେ ମଧ୍ୟ ଦକ୍ଷତାର ସହିତ ଉତ୍ତେଜିତ କରାଯାଇପାରିବ, ଏବଂ ସୀମା ଶକ୍ତି ଅନେକ ଶହ ମାଇକ୍ରୋୱାଟ୍ ପରି କମ୍ (ଚିତ୍ର 1)। ଏହା ବ୍ୟତୀତ, ଯେତେବେଳେ ପମ୍ପ ଆଲୋକକୁ ନିରନ୍ତର ଲେଜରର ତିନୋଟି ଭିନ୍ନ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ (1270/1550/1590 nm) ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ବିସ୍ତାର କରାଯାଏ, ସେତେବେଳେ ଛଅଟି ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି ପରିବର୍ତ୍ତନ ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟରେ ତିନୋଟି ସେକେଣ୍ଡ ହାର୍ମୋନିକ୍ସ (2w1, 2w2, 2w3) ଏବଂ ତିନୋଟି ସମ ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି ସଙ୍କେତ (w1+w2, w1+w3, w2+w3) ପରିଲକ୍ଷିତ ହୁଏ। ପମ୍ପ ଲାଇଟ୍କୁ 79.3 nm ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ସହିତ ଏକ ଅଲ୍ଟ୍ରା-ରେଡିଆଣ୍ଟ ଲାଇଟ୍-ଏମିଟିଂ ଡାୟୋଡ୍ (SLED) ଆଲୋକ ଉତ୍ସ ସହିତ ବଦଳାଯାଇ, 28.3 nm ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ସହିତ ଏକ ବିସ୍ତୃତ-ସ୍ପେକ୍ଟ୍ରମ୍ ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ (ଚିତ୍ର 2)। ଏହା ସହିତ, ଯଦି ଏହି ଅଧ୍ୟୟନରେ ଶୁଷ୍କ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟାକୁ ବଦଳାଇବା ପାଇଁ ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଜମା ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ, ଏବଂ ଦୀର୍ଘ ଦୂରତାରେ ମାଇକ୍ରୋ-ନାନୋ ଫାଇବର ପୃଷ୍ଠରେ ଗାଲିୟମ୍ ସେଲେନାଇଡ୍ ସ୍ଫଟିକର କମ୍ ସ୍ତର ବୃଦ୍ଧି କରାଯାଇପାରିବ, ତେବେ ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ ରୂପାନ୍ତର ଦକ୍ଷତା ଆହୁରି ଉନ୍ନତ ହେବ ବୋଲି ଆଶା କରାଯାଉଛି।
ଚିତ୍ର ୧ ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ ଜେନେରେସନ୍ ସିଷ୍ଟମ୍ ଏବଂ ଏହାର ଫଳାଫଳ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଫାଇବର ଗଠନ।
ଚିତ୍ର ୨ ନିରନ୍ତର ଅପ୍ଟିକାଲ୍ ପମ୍ପିଂ ଅଧୀନରେ ବହୁ-ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ ମିଶ୍ରଣ ଏବଂ ବିସ୍ତୃତ-ବର୍ଣ୍ଣାଳୀ ଦ୍ୱିତୀୟ ହାର୍ମୋନିକ୍ସ
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ମଇ-୨୦-୨୦୨୪