Bài thuyết trình Khuếch đại và dao động thông số quang học (OPA-OPO)

Bài thuyết trình Khuếch đại và dao động thông số quang học (OPA-OPO) giới thiệu tới các bạn những nội dung về các hiệu ứng quang phi tuyến, sự phân cực phi tuyến; điều kiện thích hợp để các sóng phát ra với công suất đáng kể và một số nội dung khác.

KHUẾCH ĐẠI VÀ DAO ĐỘNG THÔNG SỐ QUANG HỌC (OPA-OPO) HV: VŨ THU HIỀN TRẦN THỊ THANH THỦY 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  Mơi trường tuyến tính: cường độ tia tới thấp D  0E  P D    E   r E P  0  E  r  1  Môi trường phi tuyến: cường độ tia tới cao D  0E  P P  0  E   (2) E   ( 3)  E   PL  PNL Nonlinear polarization (3  1 ) 3 SFG 1 (3  1 )DFG    E1  E10 cos 1t  k1 r     E3  E 30 cos 3t  k3 r   P  0  E   23   (2) 21  E   E   E P   ( E3  E1 )   ( E3  E1 ) 2 ĐIỀU KIỆN THÍCH HỢP ĐỂ CÁC SĨNG PHÁT RA VỚI CƠNG SUẤT ĐÁNG KỂ Sum frequency generation (SFG) Difference frequency generation (DFG) 2  3  1 2  3  1       k  k  k1 k  k  k1 Khuếch đại thông số quang học (OPA) (2) Dao động thông số quang học (OPO) 3 = 1 + 2 Pump (3) partially depleted Signal (1) amplified (2) mirrors Idler (2) generated OPO DRO DRRO DPDRO SRO DPSRO DPDRO -pump only -pump &ilder DRO Doubly Resonant oscillator Pump Signal 3 Idler Doubly-resonant oscillator (DRO) Độ mát (Threshold) 1 2 DRRO Doubly Resonant Ring Oscillator signal Incident Pump ilder Signal/ilder Signal/ilder Transmitted pump DPDRO Double-Pass Doubly Resonant Oscillator Incident/reflected Pump Signal 3 Idler 2 Doubly-resonant oscillator (DRO) Độ mát 1 SRO Singly Resonant Oscillator Pump Signal 3 1 Idler  Singly-resonant oscillator (SRO) DPSRO Pump only Double-pass Singly Resonant Oscillator -pump only 1 3 Incident/reflected pump 2 Singly-resonant oscillator (SRO) Signal Idler DPSRO Pump & ilder Incident/reflected pump 3 2 Reflected Ilder Double-pass Singly Resonant Oscillatorpump and ilder 1 Signal ĐIỀU HƯỞNG THÔNG SỐ QUANG HỌC  Điều kiện bảo toàn lượng 3  1  2  Điều kiện đồng pha (bảo toàn xung lượng) n11  n22  n33 2 1 2 ' 1 ' nx  n y  n o nz  n e '  1 2  , THAY ĐỔI NHIỆT ĐỘ OPO-based RGB source 1047 nm 1-um Laser 524 nm SHG 898 nm 449 nm SHG Blue SHG Green Red OPO 1256 nm 628 nm SƠ ĐỒS ingly RGB OPO R esonant O P O Pump 524 nm Signal 898 nm + G reen 524 nm G reen 524 nm Type-I O PO LBO Idler 1256 nm Type-II SHG LBO f = 29 mm Red 628 nm SW P Intracavity SHG Blue 449 nm SW P: HR@ 1256 nm; H T@ 524, 628, and 898 nm W alk-O ff compensated Type-I S HG LBO S ignal 898 nm LW P 0.80 3.5 0.70 0.60 2.5 898 nm Efficiency 0.50 0.40 1256 nm 1.5 0.30 0.20 0.5 0.10 0.00 10 Pump Power (W) Efficiency Output Power (W) OPO efficiency exceeded 60% Wavelength 1047 nm (MOPA output) 524 nm (before OPO) 898 nm (signal) 524 nm (residual) 628 nm (red) 449 nm (blue) Conversion process 1047 nm to 524 nm (Green) Green to 628 (Red) Green to 898 nm 898 nm to 449 nm (Blue) Power (W) 50.0 30.0 13.0 5.8 6.0 3.4 - 4.0 Efficiency (%) 60 20 43 27 - 31 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 ... (DFG) 2  3  1 2  3  1       k  k  k1 k  k  k1 Khuếch đại thông số quang học (OPA) (2) Dao động thông số quang học (OPO) 3 = 1 + 2 Pump (3) partially depleted Signal (1)... Reflected Ilder Double-pass Singly Resonant Oscillatorpump and ilder 1 Signal ĐIỀU HƯỞNG THÔNG SỐ QUANG HỌC  Điều kiện bảo toàn lượng 3  1  2  Điều kiện đồng pha (bảo toàn xung lượng) n11...CÁC HIỆU ỨNG QUANG PHI TUYẾN  Hiệu ứng quang phi tuyến bậc hai Pockels/electro-optic effect  Second harmonic generation