Полировка стекла - это физический процесс, посредством которого изменяется распределение электрических зарядов. В принципе, заряды распределены случайным образом, и внутри стекла нет постоянного электрического поля.
Когда заряды перемещаются и фиксируются в каком-либо месте, в стекле будет зафиксировано постоянное поле. Это электрическое поле позволяет стеклу выполнять различные оптические функции, которые иначе были бы невозможны. В результате получился бы положительный и отрицательный полюсы, как в батарее, но внутри оптического волокна.
Эффектом будет изменение свойств оптического волокна. Например, полировка стекла позволит реализовать генерацию света второй гармоники, которая состоит из преобразования входящего света в волну другой длины, вдвое превышающей исходное излучение. Например, ближнее инфракрасное излучение около 1030 нм может быть преобразовано с помощью этого процесса в длину волны 515 нм, соответствующую зеленому свету.
Полировка стекла также позволяет создать линейный электрооптический эффект, который можно использовать для других функций, таких как модуляция света.
Таким образом, полировка стекла основана на регистрации электрического поля, которое нарушает исходную симметрию материала. Полирование стекла осуществляется путем приложения высокого напряжения к среде при одновременном возбуждении ее теплом, ультрафиолетовым светом или каким-либо другим источником энергии. Тепло позволит зарядам двигаться путем диффузии, а высокое напряжение позволяет задавать направление перемещению зарядов.
Оптическая полировка кварцевых волокон [1] позволяет генерировать вторую гармонику за счет создания самоорганизованного периодического распределения зарядов на границе сердцевина-оболочка.
УФ-опрос [2] привлек большое внимание из-за высокой нелинейности, о которой сообщалось, но интерес уменьшился, когда различные группы не смогли воспроизвести результаты.
Термополинг
Сильные электрические поля создаются термической полировкой кремнезема [3], когда стекло одновременно подвергается воздействию температур в диапазоне 280 ° C и смещения в несколько киловольт в течение нескольких минут. Катионы подвижны при повышенной температуре (например, Na + ) и вытесняются полингом с анодной стороны образца. Это создает область с высоким электрическим сопротивлением толщиной несколько микрометров, обедненную положительными ионами, вблизи анодной поверхности. Обедненная область заряжается отрицательно, и если образец охладить до комнатной температуры, когда напряжение полинга включено, распределение электронов замораживается. После полирования положительный заряд, притягивающийся к анодной поверхности, и отрицательный заряд внутри стекла создают регистрируемое поле, которое может достигать 10 9 В / м. Более подробные исследования [4] [5] показывают, что катионы накапливаются мало или совсем не накапливаются рядом с катодным электродом, и что ближайший к аноду слой подвергается частичной нейтрализации, если полинг сохраняется в течение слишком длительного времени. Процесс полирования стекла очень похож на тот, который используется для анодного соединения , когда зарегистрированное электрическое поле связывает образец стекла с анодом.
В термополинге используются эффекты нелинейной оптики, создаваемые сильным записанным полем. [6] Эффективная оптическая нелинейность второго порядка возникает из χ (2) eff ~ 3 χ (3) E rec . В кварцевом стекле индуцированный нелинейный коэффициент составляет ~ 1 пм / В, тогда как в волокнах он составляет лишь часть этого значения. Использование волокон с внутренними электродами позволяет полюсить волокна, чтобы они проявляли линейный электрооптический эффект, а затем управлять показателем преломления с приложением напряжения для переключения и модуляции. Записанное поле в оптоволокне с поляризацией можно стереть, подвергнув оптическое волокно сбоку ультрафиолетовому излучению.
Это позволяет искусственно создать решетку электрического поля с произвольным периодом [7], которая удовлетворяет условию, необходимому для квазисинхронизма . Периодический опрос используется для эффективного удвоения частоты в оптических волокнах. [8]
Рекомендации
- ^ Österberg, U .; Маргулис, В. (1986). «Лазер на красителях с накачкой Nd: YAG-лазером с удвоенной частотой импульсов в стеклянном оптоволокне». Письма об оптике . 11 (8): 516–8. Bibcode : 1986OptL ... 11..516O . DOI : 10.1364 / OL.11.000516 . PMID 19738674 .
- ^ Fujiwara, T .; и другие. (30 марта 1995 г.). «Электрооптическая модуляция в германосиликатном волокне с УФ-возбуждением поляризации». Письма об электронике . 31 (7): 573–575. Bibcode : 1995ElL .... 31..573F . DOI : 10.1049 / эл: 19950384 . ISSN 0013-5194 .
- ^ Майерс, РА; и другие. (1991). «Большая нелинейность второго порядка в полярном плавленом кварце». Письма об оптике . 16 (22): 1732–1734. Bibcode : 1991OptL ... 16.1732M . DOI : 10.1364 / OL.16.001732 . PMID 19784122 .
- ^ Кудлински, А .; и другие. (2005). «Моделирование изменения восприимчивости χ (2) во времени в термополярном плавленом кварце» . Оптика Экспресс . 13 (20): 8015–8024. Bibcode : 2005OExpr..13.8015K . DOI : 10.1364 / OPEX.13.008015 . PMID 19498831 .
- ^ Аллея, ГТГ; и другие. (1999). «Вторично-ионное масс-спектрометрическое исследование образования пространственного заряда в термополярном плавленом кварце». Журнал прикладной физики . 86 (12): 6634. Bibcode : 1999JAP .... 86.6634A . DOI : 10.1063 / 1.371736 .
- ^ Кашьяп Р. (2010). «Глава 12». Волоконные решетки Брэгга (2-е изд.). Лондон: Academic Press. ISBN 9780123725790. OCLC 781085530 .
- ^ Pruneri, V .; Казанский П.Г. (февраль 1997 г.). "Электрические поля термически поляризованные оптические волокна для квазисинхронизированной генерации второй гармоники" (PDF) . Письма IEEE Photonics Technology Letters . 9 (2): 185–187. Bibcode : 1997IPTL .... 9..185P . DOI : 10.1109 / 68.553085 . ISSN 1041-1135 . S2CID 37063168 .
- ^ Canagasabey, A .; и другие. (2009). «Генерация второй гармоники высокой средней мощности из кварцевых волокон с периодической полярностью» . Письма об оптике . 34 (16): 2483–2485. Bibcode : 2009OptL ... 34.2483C . DOI : 10.1364 / OL.34.002483 . PMID 19684823 .