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 EED r 0

PED 0

Nonlinear polarization

EP 0

NLL PPEEEP ...3)3(2)2(0

1r

101 1 1

303 3 3

cos

cos

E E t k r

E E t k r

��������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������

(2) 2 20

23 1 3 1

. .

.( ) .( )

P E E E E

P E E E E

3

1

3 1( ) SFG

3 1( ) DFG

32

12

Sum frequency generation (SFG)

ĐIỀU KIỆN THÍCH HỢP ĐỂ CÁC SÓNG PHÁT RA VỚI CÔNG SUẤT ĐÁNG KỂ

2 3 1

Difference frequency generation (DFG)

2 3 1k k k

2 3 1

2 3 1k k k

Pump (3) partially depleted

Signal (1) amplified

Idler (2) generated

3 = 1 + 2

Khuếch đại thông số quang học (OPA)

(2)

Dao động thông số quang học (OPO)

(2)

mirrors

OPO

DRO SRO

DPDRODRRO DPSRO

-pump only

DPDRO

-pump &ilder

Doubly-resonant oscillator (DRO)

Pump

Idler

Signal

3 12

DRO Doubly Resonant oscillator

Độ mất mát (Threshold)

signal

ilder

Transmitted pump

Signal/ilderSignal/ilder

Incident Pump

Doubly Resonant Ring Oscillator

DRRO

Doubly-resonant oscillator (DRO)

Incident/reflected Pump

Idler

Signal3 1

2

Double-Pass Doubly Resonant Oscillator

DPDRO

Độ mất mát

Singly-resonant oscillator (SRO)

Signal

Idler

Pump

3 12

SRO Singly Resonant Oscillator

Double-pass Singly Resonant Oscillator-pump only

DPSRO

Pump only

Signal

Incident/reflected pump

Singly-resonant oscillator (SRO)

Idler

3

2

1

Double-pass Singly Resonant Oscillator-pump and ilder

DPSRO

Pump & ilder

Signal

Incident/reflected pump

32

1

Reflected Ilder

ĐIỀU HƯỞNG THÔNG SỐ QUANG HỌC Điều kiện bảo toàn năng lượng

Điều kiện đồng bộ pha (bảo toàn xung lượng)

3 1 2

1 1 2 2 3 3n n n

1 1 '

22 '

o ex y zn n n n n

1

2

'1

,2

THAY ĐỔI NHIỆT ĐỘ

OPO-based RGB source

1-um Laser SHG

1047 nm524 nm

OPOSHG

SHG

898 nm

1256 nm

449 nm

628 nm

Blue

Green

Red

SƠ ĐỒ RGB OPO

Type-IISHG LBO

Pump524 nm

Signal 898 nm +Green 524 nm

Red628 nm

Idler1256 nm

f = 29 mm

SWP: HR@ 1256 nm;HT@ 524, 628, and 898 nm

Intracavity SHG

Singly Resonant OPO Green524 nm

SWP

Signal898 nm

LWP

Walk-Off compensated

Type-I SHG LBO

Blue449 nm

Type-I OPO LBO

OPO efficiency exceeded 60%

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pump Power (W)

Ou

tpu

t P

ow

er (

W)

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

Eff

icie

ncy

1256 nm

898 nmEfficiency

RGB OPO in the laboratory

Tài liệu tham khảo: Handbook or Nonlinear Optics

Richard L-Sutherland Nonlinear Optics

R. W. Boyd Solid State mid-infrared laser sources

I.T.Sorokina.Vodopyanov (Eds.)

The End

Thanks