Đề tài Khuếch đại và dao động thông số quang học (opa - Opo)

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 2 0 2 3 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 1 2 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 Signal 3 1 2 Double-Pass Doubly Resonant Oscillator DPDRO Độ mất mát Singly-resonant oscillator (SRO) Signal Idler Pump 3 1 2 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 3 2 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 ' 2 2 ' o e x y zn n n n n   1 2 ' 1 , 2 THAY ĐỔI NHIỆT ĐỘ OPO-based RGB source 1-um Laser SHG 1047 nm 524 nm OPO SHG SHG 898 nm 1256 nm 449 nm 628 nm Blue Green Red SƠ ĐỒ RGB OPO Type-II SHG LBO Pump 524 nm Signal 898 nm + Green 524 nm Red 628 nm Idler 1256 nm f = 29 mm SWP: HR@ 1256 nm; HT@ 524, 628, and 898 nm Intracavity SHG Singly Resonant OPO Green 524 nm SWP Signal 898 nm LWP Walk-Off compensated Type-I SHG LBO Blue 449 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) O u tp u t P o w e r (W ) 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 E ff ic ie n c y 1256 nm 898 nm Efficiency Wavelength Power (W) 1047 nm (MOPA output) 50.0 524 nm (before OPO) 30.0 898 nm (signal) 13.0 524 nm (residual) 5.8 628 nm (red) 6.0 449 nm (blue) 3.4 - 4.0 Conversion process Efficiency (%) 1047 nm to 524 nm (Green) 60 Green to 628 (Red) 20 Green to 898 nm 43 898 nm to 449 nm (Blue) 27 - 31 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