Poliarizacijos srities sienelių impulsai mikropluošto topologinio izoliatoriaus pluošto lazeriu | mokslinės ataskaitos

Poliarizacijos srities sienelių impulsai mikropluošto topologinio izoliatoriaus pluošto lazeriu | mokslinės ataskaitos

Anonim

Dalykai

  • Režimai užfiksuoti lazeriai
  • Solitonai

Anotacija

Topologiniai izoliatoriai (TI) yra naujos dvimatės medžiagos, kurios pluošto lazeryje gali veikti kaip veiksmingi įsotinamieji absorberiai (SA). Be to, remiantis besiformuojančios bangos sąveika, TI nusėdimas ant mikropluošto sukuria veiksmingą SA, kuris turi privalumų dėl stiprios netiesinės optinės reakcijos į TI medžiagą ir pakankamai tolimojo sąveikos ilgio pluošto kūgio srityje. Naudojant šio tipo TI SA, pluošto lazeriuose buvo gauti įvairūs skaliariniai solitonai. Tačiau vienos rūšies pluoštas visada pasižymi dvejopu lūžimu, todėl gali palaikyti du stačiakampius degeneracijos režimus. Čia eksperimentiškai tiriame TI SA pluošto lazerio vektorinius simbolius. Naudojant prisotintą absorbciją ir aukštą TI SA netiesiškumą, gausu įvairių dinaminių būsenų, įskaitant poliarizuotai užfiksuotus tamsius impulsus ir jų harmoninio režimo užraktus ekvivalentus, poliarizacijos užfiksuotus triukšmui panašius impulsus ir jų harmoninio režimo užfiksuotus kolegas, nenuosekliai sujungtą poliarizaciją. Domeno sienos impulsai, įskaitant ryškius kvadratinius impulsus, ryškiai tamsius impulsų porus, tamsius impulsus ir ryškių kvadratinių impulsų ir tamsių impulsų poras, stebimi skirtingomis pompos galiomis ir poliarizacijos būsenomis.

Įvadas

Ypač greiti impulsai buvo plačiai naudojami apdorojant medžiagas, optiniuose ryšiuose, medicinoje ir optiniuose jutikliuose 1, 2, 3, 4 . Taip pat įrodyta, kad pasyviai užfiksuoti pluošto lazeriai yra puikus ultragarsinių impulsų generavimo būdas. Norint realizuoti režimu užfiksuotus impulsus, rezonansinėje ertmėje paprastai dedamas įsotinamasis absorberis (SA). Paprastai lazeriai, kurie naudoja netiesinę poliarizacijos sukimąsi (NPR) kaip SA, yra nestabilūs. Nors lazeriai, kurių pagrindas yra netiesiniai optinių kilpų veidrodžiai (NOLM) arba netiesiniai stiprinančių kilpų veidrodžiai (NALM) su visiškai poliarizacijai palaikančia ertme, buvo įrodyti, kad jie savaime užveda ir yra stabilūs 5 . Be NOLM ar NALM, medžiagomis pagrįsta SA taip pat gali būti naudojama generuoti stabilius impulsus, veikiančius režimu. Vieno tipo medžiagomis pagrįstas SA, puslaidininkių prisotinamas absorbcinis veidrodis, tačiau visuomet turi siaurą pralaidumo pralaidumą ir reikalauja sudėtingo pagaminimo bei pakavimo 6, 7 . Kita medžiagomis pagrįsta SA, kurios pagrindas yra viengysliai anglies nanovamzdeliai (SWCNT), nors ją lengviau gaminti ir yra ekonomiška, jos darbiniai bangų ilgiai yra susiję su nanovamzdelių skersmeniu 8 . Trečiosios medžiagos pagrindu pagamintas SA, grafenas, turi didesnį optinio pažeidimo slenkstį, mažesnį nuostolį ir geresnį bangos ilgio nepriklausomumą nei SWCNT. Tačiau daugiasluoksnio grafeno absorbcija visuomet maža, esant 1550 nm, 9, 10, 11 . Neseniai kelios naujos ir intensyviai tiriamos nanomedžiagos, įskaitant pereinamojo laikotarpio metalų dichalogenidus (TMDC), juodąjį fosforą (BP) ir topologinius izoliatorius (TI), buvo naudojamos kaip SA. Tačiau TMDC turi didelius pralaidumo diapazonus, atitinkančius tik matomo ir artimojo infraraudonųjų spindulių spektro diapazoną 12, tuo tarpu BP yra labai jautrus aplinkai dėl didelio BP reaktyvumo su oru, ir tai gali apriboti jų pritaikymą realiuose įrenginiuose 13 . Palyginti su aukščiau nurodytomis dviem nanomedžiagomis, buvo nustatyta, kad TI yra siauri topologiškai ne trivialūs energijos tarpai ir atitinka plačiajuosčio ryšio prisotinamąją absorbciją. Taip pat nustatyta, kad jų optinis intensyvumas yra mažas, o pažeidimo slenkstis yra didelis, o moduliacijos gylis yra didelis - 14, 15 . Kadangi Bernardas ir kt. pirmą kartą pademonstravęs TI pagrįstą SA 2012 m., pasyvaus režimo fiksavimo ar Q perjungimo operacija buvo eksperimentiškai atlikta skirtingose ​​16, 17, 18, 19, 20 bangų juostose. Be to, TI taip pat turi milžinišką trečiosios eilės netiesiškumą ir sulaukė daug dėmesio dėl jų sugebėjimo generuoti trumpus ir daug energijos generuojančius lazerio impulsus 17, 21 . TI nanomedžiagos gali susimaišyti su polimeru, kad sudarytų plonas plėveles, o po to buvo perkeltos į pluošto galinį paviršių, kad veiktų kaip SA 22, 23 . Deja, terminis poveikis gali sugadinti pluošto galo paviršių, taip pat TI SA. Siekiant pašalinti aukščiau išvardintus trūkumus, buvo pasiūlyta dviejų tipų TI SA, pagamintų dedant TI tiesiai ant mikropluošto arba šoninio poliruoto pluošto (D formos pluošto). Kadangi tik dalis optinio intensyvumo sąveikauja su TI ertmėje, šie TI SA tipai gali palengvinti šiluminę pluošto apkrovą. Be to, kontroliuojamas nusodintos medžiagos ilgis padeda padidinti šviesos ir TI sąveikos ilgį. Tačiau atkreipkite dėmesį, kad, palyginti su mikropluoštu, paties D formos pluošto įterpimo nuostoliai smarkiai padidės, jei vienos rūšies pluoštas (SMF) bus poliruotas prie šerdies 26 .

Naudojant mikropluošto pagrindu pagamintą TI SA, pluošto lazeriuose gaunami harmoninio režimo impulsai, stabilūs Q komutuojami impulsai ir kelių solitonų impulsai. Tačiau visais šiais atvejais buvo gauti tik skaliariniai solitonai.

Kadangi pluošto bangolaidyje yra asimetrijos, sukeltos gaminant, veikiant išoriškai įtempiu ar lenkimu, SMF visada pasireiškia atsitiktiniu abipusio lūžimo laipsniu, todėl gali palaikyti du išsigimusius režimus, kurie yra poliarizuoti stačiakampėmis kryptimis. Jei lazerio ertmėje nėra poliarizatoriaus, įvyksta kryžminis šių dviejų režimų sujungimas, dėl kurio susidaro skirtingos poliarizacijos dinaminės būsenos, priklausančios nuo skirtingų sklidimo greičių išilgai pluošto. Šios būsenos apima grupės greičio fiksavimo poliarizacijos domenus (PD) ir poliarizacijos fiksavimo (PL) impulsus. Zacharovas ir Michailovas pirmiausia teoriškai numatė PD formavimąsi netiesinėje optikoje 29 . Malomeds teoriškai ištyrė poliarizacijos srities sieną (PDW) tarp judančių bangų, spręsdami sujungtas Ginzburgo ir Landau lygtis, ir atkreipė dėmesį į tai, kad PDW gali būti realizuota kaip riba, kurią sukuria dvi dimensijos susidūrusios bangos, einančios skirtingomis kryptimis 30 . Šią prognozę eksperimentiškai patvirtino Pitois ir kt. 31 Wabnitzas ir Daino teoriškai ištyrė PD vienatūrių bangų generavimo netiesinėse optinėse skaidulose 32 galimybes, o Haeltermanas ir Sheppardas teoriškai parodė, kad yra poliarizacijos srities sienos solitonas (PDWS) dispersinėje Kerio terpėje 33, 34 . Williamsas ir Roy stebėjo PD vienkryptiame Erbio skiedinio pluošto žiediniame lazeryje ir, gavę kvadratinių bangų impulsus bei netaisyklingus laiko modelius, pakeitė veikimo parametrus 35, 36 . Lecaplane pateikė paprastą teorinį modelį, skirtą paaiškinti skirtingus PDW kompleksus, suformuotus pluošto žiedų lazeriuose, veikiančius su normalia kelio trajektorijos dispersija arba vidutine anomalia dispersija 37, 38 . Tang ir kt. stebėta poliarizacija nulėmė kvazizotropinės ertmės, erbio legiruoto pluošto lazerio veikimą ir parodė PD 39 susidarymą. Vėliau Zhang ir kt. eksperimentiškai stebimi dviejų tipų fazinio fiksavimo vektorių solitonai erbio legiruotuose pluošto lazeriuose su silpnai dvipusiais ertmėmis 40, 41 . Tango grupė eksperimentiškai stebėjo solitono ir tamsaus impulso porų susidarymą dvilypiame ertmės pluošto lazeriu 42 . Neseniai mūsų grupė gavo greičio fiksavimo PD su Yb-disperguotu pluošto lazeriu, kurio kvadratinis PD yra išilgai vienos ašies, o chaotiškos būsenos PD - kitoje, laiko srityje 43 . Bendras aukščiau išvardytų lazerių bruožas buvo tas, kad ertmėje jie neturėjo modulio užrakto. Kita vertus, tamsių solitonų pluošto lazeryje, kurio pagrindas yra NPR SA, arba anglies nanovamzdelių SA, nustatyta 44, 45 .

Kaip minėta aukščiau, TI yra naujo tipo SA, o mikropluošto pagrindu sukurta TI SA galėtų efektyviai padidinti šviesos ir TI sąveikos ilgį. Todėl kyla klausimas, ar lazeriai su mikropluošto turinčia TI SA gali skleisti skirtingus PD, ar tamsius impulsus. Tai buvo pradinė mūsų darbo motyvacija.

Šiame darbe mes eksperimentiškai ištyrėme grynojo normaliojo dispersijos vektoriaus Er-skiedinio pluošto lazerį, naudodami mikropluošto TI kaip SA. Tokia SA gali padidinti šviesos ir TI sąveikos ilgį ir pasižymėti dideliu netiesiškumu. Pakoregavus siurblio galią ir asmeninius kompiuterius, būtų galima gauti įvairius PD, turinčius skirtingą plotį ir formą, PL tamsius impulsus ir jų harmoninio režimo užfiksuotus atitikmenis, PL triukšmą primenančius impulsus ir jų harmoninio režimo užraktus kolegas.

Rezultatai

Eksperimentinis nustatymas ir imties apibūdinimas

Eksperimentinio įrengimo schema parodyta 1 pav. Lazerio ertmėje buvo 4, 6 m ilgio didelės koncentracijos erbiu legiruotas pluoštas (HCEDF), kurio grupės greičio dispersija (GVD) yra 66, 3 ps 2 km – 1, esant 1 1550 nm, ir 13 m SMF, kurio GVD yra –22 ps 2 km – 1 . Grynoji ertmės dispersija buvo 0, 019 ps 2 . 976 nm lazerinis diodas buvo naudojamas siurbti HCEDF per 980/1550 nm bangos ilgio padalijimo multiplekserį (WDM). Ertmės poliarizacijos būsenai pakeisti buvo naudojami du vidinės ertmės poliarizacijos valdikliai (PC 1 ) ir PC 2 . Žiedo ertmės vienkryptiam veikimui buvo naudojamas nepriklausomas nuo poliarizacijos izoliatorius (PI-ISO), kurio nuostoliai nuo poliarizacijos buvo mažesni nei 0, 2 dB. 10% ertmės šviesos išvestis buvo naudojama 90:10 išėjimo jungtimi (OC 1 ). Pasyviojo režimo užraktas buvo realizuotas naudojant mikropluošto pagrindu pagamintą TI SA. Norėdami stebėti impulsų vektorių charakteristikas, prie OC 2 buvo prijungtas dar vienas papildomos ertmės PC 3 ir pluoštinio poliarizacijos pluošto skirstytuvas (PBS). Stebėti buvo naudojamas optinio spektro analizatorius (Yokogawa AQ6317C), kurio didžiausia skiriamoji geba yra 0, 01 nm, 1 GHz realaus laiko osciloskopas (Yokogawa DL9140) su trim 3 GHz fotodetektoriais ir komerciniu optiniu korektoriumi (FP-103XL). optinis spektras, laiko srities forma ir impulsų plotis.

Image

WDM: bangos ilgio padalijimo multiplekseris; HCEDF: didelės koncentracijos su erbiu legiruotas pluoštas; PC: poliarizacijos valdiklis; PI-ISO: nepriklausomas nuo poliarizacijos izoliatorius; TI SA: absorbcinis topologinis izoliatorius; OC 1 : 90:10 optinė jungtis; OC 2 : 50:50 optinė jungtis; PBS: poliarizacijos pluošto skirstytuvas.

Visas dydis

Eksperimento metu TI buvo pagamintas iš bismuto tellurido (Bi 2 Te 3 ), kuris buvo paruoštas taip: Bi 2 Te 3 birūs kristalai buvo dedami į autoklavą, užpildytą ličio hidroksido etilenglikolio tirpalu. Tada autoklavas buvo pašildytas krosnyje, kad Bi 2 Te3 susilietų ličio jonai, ištirpinti tirpale. Tirpale esančios dispersijos buvo surenkamos filtruojant ir praskalaujamos acetonu. Bi 2 Te3 koloidines suspensijas būtų galima lengvai paruošti ekstensyvinant lituotų miltelių dejonizuotą vandenį. Filtruodami per porėtas polivinilideno fluorido membranas, po džiovinimo 18, 46 buvo gautos Bi2Te3 nanosluoksnių membranos.

Norėdami apibūdinti TI, mes išmatuojome paruoštų „Bi 2 Te 3“ nanoskopų rentgeno spindulių difrakcijos (XRD) modelį rentgeno spindulių difraktometru (X'pert PRO MPD), kaip parodyta 2a pav. Keletas skirtingų difrakcijos smailių, kurios atitinka kristalų plokštumas (JCPDS Nr. 15-0863), gali būti indeksuojamos pagal Bi 2 Te 3 (kosmoso grupė: R-3m) [015], [1010] ir [0015]. ) su gardelių konstantomis a = b = 0, 438 nm, o c = 3, 05 nm. Norėdami patikrinti Bi 2 Te 3 morfologiją, miltelius sumaišėme su etanolio tirpalu ir ultragarsiniu būdu pusvalandį apdorojome 100 W galia. Gauta suspensija pipete nusodinta ant silicio plokštelės. ir išdžiovinta vakuume. Gautas mėginys buvo stebimas naudojant skenavimo elektronų mikroskopą (SEM). Apatinis padidinto SEM vaizdas 2b pav. Rodo, kad nanoplokštės atsitiktinai buvo išsklaidytos ant silicio plokštelės.

Image

( a ) Išmatuotas Bi 2 Te 3 XRD vaizdas. ( b ) Mažo padidinimo SEM vaizdas iš „Bi 2 Te 3“ nanoskaičių. c ) Didelio padidinimo „S2“ vaizdas iš „Bi 2 Te 3“ nanoskaičių. d ) Mikropluošto TI SA mikroskopo vaizdas. e ) Mikropluošto TI, stebimo naudojant matomą šviesą, vaizdas mikroskopu.

Visas dydis

Didesnio padidinimo SEM vaizdas, parodytas 2c pav., Rodo, kad Bi 2 Te3 turėjo aiškią šešiakampę struktūrą. Vandeninė Bi2 Te3 suspensija, pagaminta taip, kaip aprašyta aukščiau, taip pat buvo nusodinta ant mikropluošto, sudarančio SA, paviršiaus. 2d paveiksle parodytas labai padidinto mikropluošto TI SA mikroskopo vaizdas, matuojamas trišakiu apverstu metalurgijos mikroskopu (Jiangnan MR5000). Sumažėjusio pluošto matavimui buvo naudojamas 2d pav. Parodytas pagamintos mikropluošto vaizdas mikroskopu. Kūgio pluošto juosmens skersmuo buvo 30 μm, o šerdies skersmuo - 2, 16 μm. Darant prielaidą, kad šerdies n ir apvalkalo lūžio lūžio rodiklis yra atitinkamai 1, 454 ir 1, 45, galima apskaičiuoti, kad normalizuotas dažnis V buvo apie 0, 5, naudojant lygtį:

Image

čia r yra šerdies spindulys, o λ = 1, 56 μm - bangos ilgis. Kaip pažymėjo Bilodeau, kūginio pluošto atveju, kai V yra mažesnis nei 0, 84, pagrindinis LP 01 režimas nebėra tik šerdis, o vadovaujasi apvalkalo ir oro sąsaja, todėl gaunamas tokio paties skersmens režimo laukas. kaip kūginis pluoštas 47, 48, 49 . Taigi galime daryti išvadą, kad režimo lauko skersmuo taip pat buvo 30 μm mūsų eksperimente. Mes taip pat stebėjome mikropluošto turinčio TI lauką, įpurškdami matomą šviesą į SA, kaip parodyta 2e pav. Susiliejančio lauko ir TI sąveika vyksta tik pailgoje srityje vienoje optinio pluošto pusėje.

Norėdami toliau tirti TI charakteristikas, išmatuojome jo netiesinę absorbciją, naudodamiesi femtosekundiniu lazerio šaltiniu, kurio centro bangos ilgis yra 1551, 6 nm, pasikartojimo dažnis 50 MHz, o suderinamų impulsų plotis (Calmar Opt-com FPL-04TTYSU11). Eksperimentinė sąranka parodyta 3a pav. Kadangi femtosekundės impulsų plotis sumažėjo, padidėjus siurblio galiai, impulsų pločiui vienu metu stebėti buvo naudojamas optinis autokorektorius. 3b paveiksle pavaizduota mikropluošto pagrindu pagamintos TI perdavimo kreivė. Taikant nelinijinės įsotinamosios absorbcijos kreivės lygtį, T (I) = 1 - ∆T × exp (−I / I sat ) - T ns, kur T (I) yra perdavimas, ∆T yra moduliacijos gylis, I yra didžiausias įvesties galios intensyvumas, aš - soties intensyvumas, o T ns yra nesočiųjų nuostolių 50, galima apskaičiuoti, kad moduliacijos gylis buvo 5, 5%, nesočiųjų nuostolių T ns buvo 57, 4%, o soties intensyvumas - 27, 2. MW / cm 2 .

Image

a ) Mikro pluošto pagrindo TI netiesinės absorbcijos matavimo eksperimentinis nustatymas; b ) išmatuota perdavimo kreivė ir atitinkama montavimo kreivė.

Visas dydis

Eksperimente mes taip pat išmatuojome nuo poliarizacijos priklausomą mikropluošto nuostolį (PDL) prieš ir po nusodinimo TI. Buvo nustatyta, kad jų bangos ilgis yra atitinkamai 0, 04 dB ir 0, 4 dB, esant 1550 nm bangos ilgiui. Kadangi šios PDL vertės yra nedidelės, galime daryti išvadą, kad toliau aprašytas impulsų operacijas sukėlė NPR 51 .

Eksperimentiniai stebėjimai

Skirtingos ortogonalių linijiškai poliarizuotų savimodų sąveikos

Kadangi ertmėje nebuvo poliarizatorių, lazeris visada vienu metu virpėjo dviem stačiakampiais tiesinės poliarizacijos savimodiniais režimais, ir šie du savimodai galėjo sąveikauti išilgai pluošto. Reguliuojant ertmės viduje esančius AK, ertmės dvipusumas gali būti pakeistas ir gautas gausus PDW impulsų rinkinys, įskaitant šviesius kvadratinius impulsus, ryškiai tamsius impulsų porus, tolygiai paskirstytus tamsius impulsus, netolygiai pasiskirstančius tamsius impulsus ir ryškius kvadratinius impulsus. tamsaus impulso poros.

Kai siurblio galia buvo padidinta iki 255 mW ir kruopščiai sureguliuoti vidiniai ertmės kompiuteriai, lengvai susiformavo du ortogonalūs režimai, svyruojantys vienu metu. Nors šie stačiakampiai poliarizacijos komponentai plinta skirtingais grupės greičiais pluošte, jie gali įstrigti vienas prie kito kryžminės fazės moduliacijos būdu, tokiu būdu įgalindami juos sklisti kaip vienas vienetas 39, 52 . Be to, per vieną ertmę apvažiavimo metu lazerio spinduliuotė pereitų iš vienos poliarizacijos į kitą, sudarydama dvi PD, kurių plotis x ašyje buvo platus, o siauros - y ašies. Dėl viso 4a pav. Bendro lazerio išėjimo signalo (pradinis) buvo suformuotas ryškus kvadratinis impulsas. Dviejų tiesinių poliarizacijos komponentų (x ašies ir y ašies) spektrai turėjo skirtingus centrinės bangos ilgius: 1560, 02 nm ir 1560, 25 nm, kaip parodyta 4b pav. Kadangi abu PD turėjo bangos ilgio atskyrimą, sujungimas buvo nenuoseklus. Be to, kadangi tarp dviejų ortogonalių poliarizacijos komponentų buvo tik nedidelis 0, 23 nm bangos ilgio skirtumas, šie du ortogonalinės poliarizacijos komponentai turėjo tik nedidelį laiko tarpą, nes jie sklinda ertmėje. Galime daryti išvadą, kad tokios būklės tinklelio ertmės suskaidymas buvo mažas. Atsargiai pritaikius asmeninius kompiuterius nuo ryškių kvadratinių impulsų sąlygų, o tai atitiko netiesinio linijinės ertmės dvipusio trūkumo pasikeitimą, pasikeitė PD plotis ir forma. 5 paveiksle parodytas kitas PD pasireiškimas. Laiko srities diagrama rodo, kad skirtingai nuo 4a paveikslo x ašies, kur PD yra kvadrato viršuje, PD ant x ašies, esančio 5a pav., Yra šiek tiek įstrižos. Dėl nenuoseklaus sujungimo tarp stačiakampių tiesinių poliarizacijos režimų bendra emisija rodo periodišką ryškių-tamsių impulsų porą, kaip parodyta 5a pav. (Pradinė). Atitinkami poliarizacijos išskaidyti spektrai yra parodyti 5b pav. 3-dB juostos plotis buvo 0, 32 nm x ašiai ir 0, 16 nm y ašiai, o atitinkami centrinių bangų ilgiai buvo atitinkamai 1560, 15 nm ir 1560, 23 nm. Bangos ilgių atskyrimas tarp dviejų dalių buvo nedidelis, o tai vėlgi rodo mažą vidutinio ertmės dvigubo lūžio vertę.

Image

a ) impulsų pėdsakai prieš (pradinį) ir po (x ašies ir y ašies), einantį per PBS; b ) optiniai spektrai prieš (pradinę) ir po (x ašies ir y ašies) kertant PBS.

Visas dydis

Image

a ) impulsų pėdsakai prieš (pradinį) ir po (x ašies ir y ašies), einantį per PBS; b ) optiniai spektrai prieš (pradinę) ir po (x ašies ir y ašies) kertant PBS.

Visas dydis

Kai sumažinome siurblio galią iki 230 mW ir suderinome PC 1 ir PC 2, prieš PBS buvo stebimas tamsus impulsas, kaip parodyta 6a pav. Kadangi šis tamsus impulsas pasirodė bendro lazerio išėjimo intensyvumo poliarizacijos perjungimo padėtyje ir atskirė du PD per tam tikrą laiką, jis buvo identifikuotas kaip tamsus PDWS 34 . 6a paveiksle parodytas reguliariai pasiskirstęs tamsus PDWS, kurio kelionės laikas buvo 88 ns, o tai atitinka ertmės ilgį. Akivaizdu, kad impulsų stiprumas kritimo centre nenukrito iki nulio. Šie tamsūs impulsai yra vadinami „pilkaisiais“ impulsais ir buvo ištirti mūsų grupės, kaip pranešama nuorodoje. 53. Abiejų režimų centriniai bangos ilgiai buvo 1560, 16 nm ir 1560, 2 nm, o jų spektrinis plotis buvo 0, 34 nm ir 0, 29 nm, kaip parodyta 6b pav.

Image

a ) impulsų pėdsakai prieš (pradinį) ir po (x ašies ir y ašies), einantį per PBS; b ) optiniai spektrai prieš (pradinę) ir po (x ašies ir y ašies) kertant PBS.

Visas dydis

Kai siurblio galia buvo šiek tiek padidinta iki 248 mW, PD buvo padalyta. Pavyzdžiui, 7a pav. Parodyta viena iš suskaidytų būsenų, kurių ertmėje buvo suformuotos keturios PD. Atitinkamai taip pat buvo gauti netaisyklingai pasiskirstę PDWS (žr. 7a pav. Pradinį pėdsaką). T. y., Priklausomai nuo ertmės parametrų, PDWS gali būti įvairių formų. Be to, PDWS laiko sritis buvo skirtinga. Poliarizacijos išskaidyti spektrai parodyti 7b pav. Mes nustatėme, kad dviejų komponentų centriniai bangos ilgiai dar buvo atskirti vienas nuo kito. 3 dB juostos plotis buvo 0, 33 nm ir 0, 32 nm.

Image

a ) impulsų pėdsakai prieš (pradinį) ir po (x ašies ir y ašies), einantį per PBS; b ) optiniai spektrai prieš (pradinę) ir po (x ašies ir y ašies) kertant PBS.

Visas dydis

Labai įdomu, toliau koreguojant vidinius ertmės AK, taip pat buvo gauta kita PDWS forma, susidedanti iš ryškių kvadratinių impulsų-tamsių impulsų porų, esant visam lazerio intensyvumui, kaip parodyta 8a pav. (Pradinė). Laiko srities diagrama rodo, kad, kaip ir 5a pav. X ašies domenas, 8 a pav. X ašies PD taip pat turi šiek tiek įstrižą viršutinę dalį. Tada bendra emisija parodė periodišką ryškią kvadratinę impulsą-tamsią impulsų porą. Dviejų x ašies ir y ašies režimų spektrai turi šiek tiek skirtingus centrinės bangos ilgius: 1560, 18 nm ir 1560, 22 nm, o spektro plotiai yra 0, 36 nm ir 0, 35 nm, kaip parodyta 8b paveiksle.

Image

a ) impulsų pėdsakai prieš (pradinį) ir po (x ašies ir y ašies), einantį per PBS; b ) optiniai spektrai prieš (pradinę) ir po (x ašies ir y ašies) kertant PBS.

Visas dydis

Su poliarizacija užfiksuoti vektoriniai tamsieji impulsai

Padidindami siurblio galią ir kruopščiai sureguliuodami vidinius ertmės kompiuterius, gavome vektorinius tamsius impulsus. Toliau koreguojant asmeninius kompiuterius, kurie atitiko lazerio virpesių bangos ilgių derinimą, bangų ilgių atskyrimas tarp dviejų ortogonalių vektorių tamsių impulsų galėjo būti nustatytas iki nulio. Tokiu atveju galima būtų manyti, kad grupės greičio skirtumas yra nereikšmingas. Tuomet ortogonaliniai vektoriaus tamsieji impulsai sklidimo dvilypėje aplinkoje metu išlaikė savo laiko ir poliarizacijos būsenų profilius. Tokie tamsūs impulsai gali būti vadinami faziniais arba PL vektoriaus tamsiaisiais impulsais 54, 55, 56 .

Kai siurblio galia yra 265 mW, pirmiausia gavome pagrindinius tam tikrus PL impulsus, kaip parodyta 9a pav. Dviejų komponentų pasikartojimo dažnis buvo vienodas - 11, 4 MHz, o tai atitiko ertmės ilgį. 9b paveiksle parodyta, kad dviejų poliarizacijos komponentų centrinis bangos ilgis yra 1560, 10 nm.

Image

a ) pagrindinių vektorių tamsiųjų impulsų pėdsakus prieš (pradinį) ir po (x ašį ir y ašį), einančius per PBS, ir ( b ) atitinkamus optinius spektrus; c ) aukšto laipsnio harmonikų režimu užfiksuotų vektorių tamsiųjų impulsų impulsų pėdsakai ir ( d ) atitinkami optiniai spektrai.

Visas dydis

Dar labiau padidindami siurblio galią, mes taip pat gavome PL aukštos eilės harmoninius režimus užrakinančius (HML) tamsius impulsus. Norint apsaugoti lazerio siurblio šaltinį, aukščiausia mūsų gauta tvarka buvo 11, kurios pasikartojimo dažnis buvo 125, 4 MHz, kaip parodyta 9c pav. Dviejų poliarizacijos komponentų centrinis bangos ilgis buvo tas pats 1560, 16 nm, kaip parodyta 9d pav. Taip pat nustatėme, kad dviejų stačiakampių poliarizacijos komponentų spektrinis intensyvumo skirtumas buvo mažesnis nei 3 dB. Šie stebėjimai dar patvirtino, kad jie buvo PL HML tamsieji impulsai.

Į poliarizaciją užfiksuoti triukšmą primenantys impulsai

Toliau sukdami kompiuterius, išlaikydami siurblio galią esant 248 mW, mes taip pat gavome į triukšmą panašius impulsus, kaip parodyta 10 pav. 10b pav. Įvestis rodo vieno impulso autokoreliacijos pėdsaką prieš pereinant per PBS, ir matome, kad yra nuoseklus piko važiavimas per platų petį, besitęsiantis per visą nuskaitymo laiko langą, o tai rodo, kad susiformavo į triukšmą panašus pulsas. Mes taip pat nustatėme, kad abiejų dalių centrinis bangos ilgis buvo tas pats 1560, 12 nm (žr. 10b pav.) Ir kad impulsų traukiniai buvo tolygiai išdėstyti tiek prieš einant, tiek pravažiavus PBS (žr. 10a pav.), Kas parodė, kad jie buvo PL pagrindiniai į triukšmą panašūs impulsai.

Image

a ) pagrindinių, į triukšmą panašių impulsų pėdsakai prieš (pradinį) ir po (x ašies ir y ašies), kertančius PBS, ir b ) atitinkami optiniai spektrai (pradžia: viso impulso autokoreliacijos pėdsakas); c ) aukšto laipsnio harmoninių režimų, užfiksuotų panašių į triukšmą, impulsų pėdsakai ir ( d ) atitinkami optiniai spektrai.

Visas dydis

Kai siurblio galia buvo dar padidinta iki 270 mW, pagrindiniai į triukšmą panašūs impulsai pradėjo skilti ir buvo suformuoti aukšto rango HML į triukšmą panašūs impulsai. Aukščiausia gauta tvarka buvo 28, kaip parodyta 10c pav. Spektrai 10d pav. Rodo, kad dviejų stačiakampių poliarizacijos komponentų centrinis bangos ilgis buvo tas pats - 1560, 04 nm, o tai rodo, kad jie buvo PL aukštos eilės HML triukšmą primenantys impulsai.

Anksčiau buvo eksperimentiškai nustatyta, kad į triukšmą panašūs impulsai generuojami ertmėje su režimo fiksavimo mechanizmais, tokiais kaip NPR, SWCNT, aštuonis paveikslas ir kt. 57, 58, 59 . Todėl į PL triukšmą panašių impulsų stebėjimą galima priskirti prie mikropluošto turinčiai TI SA.

Diskusija

Apibendrinant, mes pademonstravome Er-doped režimu užfiksuotą vektorinių skaidulų lazerį, kuris kaip prisotinamas absorberis naudojo mikropluošto pagrindu pagamintą topologinį izoliatorių. Eksperimento rezultatai parodė, kad ryškių kvadratinių impulsų, ryškiai tamsaus impulso porų, tolygiai pasiskirsčiusių tamsių impulsų, netolygiai pasiskirsčiusių tamsių impulsų ir ryškių kvadratinių impulsų-tamsių impulsų porų formavimasis kilo iš PD ir kad didelis netiesiškumas, kurį suteikia mikropluošto pagrindo TI SA yra palanki PD skaidyti. Kadangi nei PD formavimas, nei didelis netiesiškumas nėra unikalios šiame darbe naudojamo TI savybės, galime daryti išvadą, kad skirtingi čia matomi impulsų generavimo režimai yra įmanomi naudojant kitas nanomedžiagos pagrįstas SA, turinčias didelį netiesiškumą. Tiesą sakant, Gao ir kt. pademonstravo PD su modifikuotu pluošto lazeriu, kurio pagrindą sudaro redukuotas grafeno oksidas 60 . Jie nustatė, kad redukuotas grafeno oksidas gali užtikrinti tiek įsotinamąją absorbciją, tiek aukštą netiesiškumą.

Kita vertus, kadangi sąveika tarp ryškėjančio lauko ir TI įvyko tik pailgoje srityje vienoje optinio pluošto pusėje, mes galėjome gauti tik į PL triukšmą panašius impulsus ir jų HML atitikmenis. Jei mikropluošto topologinis izoliatorius turėtų puikias išryškėjančio lauko savybes, būtų gauti stabilūs režimo impulsai.

Papildoma informacija

Kaip pacituoti šį straipsnį : Liu, J. et al. Poliarizacijos srities sienelių impulsai mikropluošto topologinio izoliatoriaus pluošto lazeriu. Mokslas. Rep. 6, 29128; „doi“: 10.1038 / srep29128 (2016).

Komentarai

Pateikdami komentarą jūs sutinkate laikytis mūsų taisyklių ir bendruomenės gairių. Jei pastebite ką nors įžeidžiančio ar neatitinkančio mūsų taisyklių ar gairių, pažymėkite, kad tai netinkama.