研究目的
研究液芯光纤在超短脉冲下产生三次谐波的能力。
研究成果
已证实LCF具备三次谐波产生的能力，未来研究将着眼于LCF中的量子光生成。
研究不足
泵浦端的高正常色散因脉冲展宽效应限制了有效转换长度，且脉冲越短整体转换效率越低。
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[IEEE 2019欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 充满C?Cl?F液体芯光纤中的超短脉冲三次谐波产生
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DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8871595
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
目前，光纤中的三次谐波产生（THG）已成为研究焦点，因其有望通过逆向但自发的过程实现纠缠光子三重态的高效生成。迄今为止，微结构光纤和锥形光纤是提供核心与包层材料间高折射率对比度的主要平台，这种对比度对实现高阶模（HOMs）的相位匹配（PM）至关重要。本研究采用液芯光纤（LCF），其由二氧化硅包层和高非线性核心材料组成，可在运行过程中进行温度调谐[1]。我们首次实验演示了由石英毛细管和填充四氯化碳（C2Cl4）核心构成的阶跃折射率液芯光纤中的THG（图1b）。与石英相比，核心液体具有更强的电子非线性系数[2]，且该LCF在泵浦波长（1.55 μm）下设计为单模传输。通过调控光纤的模态色散，使两个TH波长的高阶模在超短泵浦脉冲光谱范围内实现相位匹配（见图1a）。采用光流体夹持器固定、填充液芯并将脉冲注入LCF。使用30飞秒（图1c）和100飞秒（图1d）脉冲（Toptica FemtoFiber pro IR和IRS-II，重复频率均为80 MHz）泵浦LCF。滤除残余泵浦光后，通过光谱分析仪（Ando AQ6315A）记录不同功率下的TH光谱。实验结果如图1c和d所示，两种情况下TH光谱中均呈现对应两个相位匹配高阶模的明显谱峰。图1d上方图像通过窄带通滤波器成像输出，证实了独立模态的存在。对比两种泵浦脉冲的效率，短脉冲的THG起始功率更高且整体转换效率更低。泵浦波段的高正常色散因脉冲展宽效应限制了有效转换长度。结论表明LCF具备THG能力，未来可进一步研究其在量子光生成中的应用。
作者：
Kay Schaarschmidt，Mario Chemnitz，Ramona Scheibinger，Markus A. Schmidt
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