Стеклянная опора
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( июнь 2013 г. ) |
Полирование стекла — это физический процесс, посредством которого изменяется распределение электрических зарядов. В принципе, заряды распределены случайным образом, и внутри стекла не существует постоянного электрического поля.
Если заряды переместить и зафиксировать на месте, то в стекле зафиксируется постоянное поле. Это электрическое поле позволит стеклу выполнять различные оптические функции, которые иначе невозможны. Получающийся эффект будет похож на наличие положительных и отрицательных полюсов, как в батарее, но внутри оптического волокна.
Эффектом будет изменение свойств оптического волокна. Например, поляризация стекла позволит реализовать генерацию света второй гармоники, которая состоит из преобразования входного света в другую длину волны, вдвое превышающую исходную частоту излучения и половину длины волны. Например, с помощью этого процесса можно преобразовать ближнее инфракрасное излучение с длиной волны около 1030 нм в длину волны 515 нм, что соответствует зеленому свету.
Стеклянная опора также позволяет создать линейный электрооптический эффект , который можно использовать для других функций, таких как модуляция света.
Итак, поляризация стекла основана на регистрации электрического поля , которое нарушает первоначальную симметрию материала. Полировка стекла осуществляется путем подачи высокого напряжения на среду и одновременного возбуждения ее теплом, ультрафиолетовым светом или каким-либо другим источником энергии. Тепло позволит зарядам двигаться путем диффузии, а высокое напряжение позволяет задать направление смещению зарядов.
Оптическая поляризация кварцевых волокон [ 1 ] позволяет генерировать вторую гармонику за счет создания самоорганизованного периодического распределения зарядов на границе раздела ядро-оболочка.
УФ-полирование [ 2 ] привлекло большое внимание из-за сообщений о высокой нелинейности, но интерес снизился, когда различные группы не смогли воспроизвести результаты.
Тепловая полюска
[ редактировать ]Сильные электрические поля создаются термическим полюсом кремнезема. [ 3 ] одновременное воздействие на стекло температуры в диапазоне 280 °C и смещения в несколько киловольт в течение нескольких минут. Катионы подвижны при повышенной температуре (например, Na+ ) и вытесняются поляризационным полем с анодной стороны образца. Это создает область в несколько микрометров толщиной с высоким удельным электрическим сопротивлением, обедненную положительными ионами, вблизи анодной поверхности. Обедненная область заряжена отрицательно, и если образец охладить до комнатной температуры при включенном поляризационном напряжении, распределение электронов заморозится. После поляризации положительный заряд, притягиваемый к анодной поверхности, и отрицательный заряд внутри стекла создают записываемое поле, которое может достигать 10 9 В/м. Более подробные исследования, [ 4 ] [ 5 ] показывают, что катионы практически не накапливаются возле катодного электрода и что ближайший к аноду слой подвергается частичной нейтрализации, если поляризация сохраняется в течение слишком длительного времени. Процесс полирования стекла очень похож на тот, который используется для анодного склеивания , когда записанное электрическое поле связывает образец стекла с анодом.
При тепловом опросе используются эффекты нелинейной оптики, создаваемые сильным записываемым полем. [ 6 ] Эффективная оптическая нелинейность второго порядка возникает из-за χ (2) эфф ~ 3 х (3) Э запись . В кварцевом стекле наведенный коэффициент нелинейности составляет ~1 пм/В, тогда как в волокнах он составляет лишь малую часть этой величины. Использование волокон с внутренними электродами позволяет поляровать волокна, чтобы они проявляли линейный электрооптический эффект , а затем управлять показателем преломления с помощью напряжения для переключения и модуляции. Записанное поле в поляризованном волокне можно стереть, подвергнув поляризованное волокно сбоку УФ-излучению.
Это позволяет искусственно создать решетку электрического поля с произвольным периодом: [ 7 ] что удовлетворяет условию, необходимому для квазисинхронизма . Периодическая поляризация используется для эффективного удвоения частоты в оптических волокнах. [ 8 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Остерберг, У.; Маргулис, В. (1986). «Лазер на красителе с накачкой Nd:YAG-лазером, частота импульсов которого удвоена в стеклянном оптическом волокне». Оптические письма . 11 (8): 516–8. Бибкод : 1986OptL...11..516O . дои : 10.1364/OL.11.000516 . ПМИД 19738674 .
- ^ Фудзивара, Т.; и др. (30 марта 1995 г.). «Электрооптическая модуляция в германосиликатном волокне с поляризацией, возбуждаемой УФ-излучением». Электронные письма . 31 (7): 573–575. Бибкод : 1995ElL....31..573F . дои : 10.1049/эл:19950384 . ISSN 0013-5194 .
- ^ Майерс, РА; и др. (1991). «Большая нелинейность второго порядка в поляризованном кварце». Оптические письма . 16 (22): 1732–1734. Бибкод : 1991OptL...16.1732M . дои : 10.1364/OL.16.001732 . ПМИД 19784122 .
- ^ Кудлинский А.; и др. (2005). «Моделирование временной эволюции χ (2) восприимчивости в термически поляризованном кварце» . Оптика Экспресс . 13 (20): 8015–8024. Бибкод : 2005OExpr..13.8015K . дои : 10.1364/OPEX.13.008015 . ПМИД 19498831 .
- ^ Элли, Т.Г.; и др. (1999). «Вторично-ионная масс-спектрометрическое исследование образования объемного заряда в термически поляризованном кварце». Журнал прикладной физики . 86 (12): 6634. Бибкод : 1999JAP....86.6634A . дои : 10.1063/1.371736 .
- ^ Кашьяп, Р. (2010). «Глава 12». Волоконные решетки Брэгга (2-е изд.). Лондон: Академическая пресса. ISBN 9780123725790 . OCLC 781085530 .
- ^ Прунери, В.; Казанский, П.Г. (февраль 1997 г.). «Оптические волокна с термической поляризацией электрического поля для квазисинхронной генерации второй гармоники» (PDF) . Письма IEEE Photonics Technology . 9 (2): 185–187. Бибкод : 1997IPTL....9..185P . дои : 10.1109/68.553085 . ISSN 1041-1135 . S2CID 37063168 .
- ^ Канагасабей, А.; и др. (2009). «Генерация второй гармоники высокой средней мощности из кварцевых волокон с периодической поляризацией» . Оптические письма . 34 (16): 2483–2485. Бибкод : 2009OptL...34.2483C . дои : 10.1364/OL.34.002483 . ПМИД 19684823 .