Quang phi tuyến - Khuếch đại và dao động thông số quang học

KHUẾCH ĐẠI VÀ DAO ĐỘNG THÔNG SỐ QUANG HỌC HV: VŨ THU HIỀN TRẦN THỊ THANH THỦY (OPA-OPO) CÁC HIỆU ỨNG QUANG PHI TUYẾN  Hiệu ứng quang phi tuyến bậc hai  Pockels/electro-optic effect  Second harmonic generation (SHG)  Sum/difference frequency generation (SFG/DFG)  Optical parametric amplification/oscillation (OPA/OPO)  Hiệu ứng quang phi tuyến bậc ba  Optical Kerr effect/quadratic Pockels effect  Third harmonic generation (THG)  Four wave mixing (FWM)  Two photon absorption (TPA)  Stimulated Raman/Brillion scattering (SRS/SBS) SỰ PHÂN CỰC PHI TUYẾN  Môi trường tuyến tính: cường độ tia tới thấp  Môi trường phi tuyến: cường độ tia tới cao PED += 0 ε EED r 0 εεε =⋅= PED += 0 ε Nonlinear polarization EP ⋅= χε 0 NLL PPEEEP +=+⋅+⋅+⋅= 3)3(2)2( 0 χχχε χε += 1 r ( ) ( ) 10 1 1 1 30 3 3 3 cos cos E E t k r E E t k r ω ω = − = − uur ur urr uur ur uurr (2) 2 2 0 2 3 1 3 1 . . .( ) .( ) P E E E E P E E E E ε χ χ α β α β = × + × = + = + + + 3 ω 1 ω 3 1 ( ) ω ω + SFG 3 1 ( ) ω ω − DFG 3 2 ω 1 2 ω Sum frequency generation (SFG) ĐIỀU KIỆN THÍCH HỢP ĐỂ CÁC SÓNG PHÁT RA VỚI CÔNG SUẤT ĐÁNG KỂ 2 3 1 ω ω ω = + Difference frequency generation (DFG) 2 3 1 k k k= + r r r 2 3 1 ω ω ω = − 2 3 1 k k k= − r r r Pump (ω 3 ) partially depleted Signal (ω 1 ) amplified Idler (ω 2 ) generated ω 3 = ω 1 + ω 2 Khuếch đại thông số quang học (OPA) χ (2) Dao động thông số quang học (OPO) χ (2) mirrors OPO DRO SRO DPDRODRRO DPSRO -pump only DPDRO -pump &ilder Doubly-resonant oscillator (DRO) Pump Idler Signal 3 ω 1 ω 2 ω DRO Doubly Resonant oscillator Độ mất mát (Threshold) signal ilder Transmitted pump Signal/ilderSignal/ilder Incident Pump Doubly Resonant Ring Oscillator DRRO [...]... Incident/reflecte d pump ω3 ω2 Reflected Ilder Double-pass Singly Resonant Oscillatorpump and ilder ω1 Signal ĐIỀU HƯỞNG THÔNG SỐ QUANG HỌC   Điều kiện bảo toàn năng lượng ω3 = ω1 + ω2 Điều kiện đồng bộ pha (bảo toàn xung lượng) n1ω1 + n2ω2 = n3ω3 ω2 ω1 ω2 ' ω1 ' nx = n y = n o nz = n e ω ' 1 ω1 ω2 ω , 2 THAY ĐỔI NHIỆT ĐỘ OPO-based RGB source 1047 nm 1-um Laser 524 nm SHG 898 nm 449 nm SHG OPO Blue SHG...DPDRO Double-Pass Doubly Resonant Oscillator Incident/reflected Pump Signal ω3 Idler ω2 Doubly-resonant oscillator (DRO) Độ mất mát ω1 SRO Singly Resonant Oscillator Pump Signal ω3 ω1 Idler ω Singly-resonant oscillator (SRO) 2 DPSRO Pump only ω3 Double-pass Singly Resonant Oscillator -pump only ω1 Signal Incident/reflecte d pump ω2 Singly-resonant oscillator (SRO) Idler DPSRO... SHG OPO Blue SHG Green Red 1256 nm 628 nm SƠ ĐỒ RGB OPO Singly Resonant OPO Pump 524 nm Signal 898 nm + Green 524 nm Type-I OPO LBO f = 29 mm Red 628 nm Idler 1256 nm Type-II SHG LBO SWP Intracavity SHG Blue 449 nm SWP: HR@ 1256 nm; HT@ 524, 628, and 898 nm Walk-Off compensated Type-I SHG LBO LWP Green 524 nm Signal 898 nm OPO efficiency exceeded 60% 0.70 3 0.60 2.5 898 nm Efficiency 2 1256 nm 0.50 0.40... 2 3 4 5 6 Pump Power (W) 7 8 9 Efficiency 0.80 3.5 Output Power (W) 4 RGB OPO in the laboratory Tài liệu tham khảo:  Handbook or Nonlinear Optics  Richard  Nonlinear Optics  R  L-Sutherland W Boyd Solid State mid-infrared laser sources  I.T.Sorokina.Vodopyanov (Eds.) The End Thanks . KHUẾCH ĐẠI VÀ DAO ĐỘNG THÔNG SỐ QUANG HỌC HV: VŨ THU HIỀN TRẦN THỊ THANH THỦY (OPA-OPO) CÁC HIỆU ỨNG QUANG PHI TUYẾN  Hiệu ứng quang phi tuyến bậc hai  Pockels/electro-optic. ω 1 + ω 2 Khuếch đại thông số quang học (OPA) χ (2) Dao động thông số quang học (OPO) χ (2) mirrors OPO DRO SRO DPDRODRRO DPSRO -pump only DPDRO -pump &ilder Doubly-resonant. (TPA)  Stimulated Raman/Brillion scattering (SRS/SBS) SỰ PHÂN CỰC PHI TUYẾN  Môi trường tuyến tính: cường độ tia tới thấp  Môi trường phi tuyến: cường độ tia tới cao PED += 0 ε EED r 0 εεε =⋅= PED += 0 ε Nonlinear