KHUẾCH ĐẠI VÀ DAO ĐỘNG THÔNG SỐ QUANG HỌC HV: VŨ
Download
Report
Transcript KHUẾCH ĐẠI VÀ DAO ĐỘNG THÔNG SỐ QUANG HỌC HV: VŨ
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
Môi trường tuyến tính: cường độ tia tới thấp
D 0E P
P 0 E
D E r 0 E
r 1
Môi trường phi tuyến: cường độ tia tới cao
D 0E P
P 0 E ( 2 ) E 2 ( 3) E 3 ... PL PNL
Nonlinear polarization
(3 1 )
3
SFG
(3 1 )DFG
1
23
cos t k r
E1 E10 cos 1t k1 r
E3 E 30
P 0 E
3
(2)
21
3
E .E .E
2
P .( E3 E1 ) .( E3 E1 )
2
2
ĐIỀU KIỆN THÍCH HỢP ĐỂ CÁC SÓNG
PHÁT RA VỚI CÔNG SUẤT ĐÁNG KỂ
Sum frequency
generation (SFG)
Difference frequency
generation (DFG)
2 3 1
2 3 1
k 2 k 3 k1 k 2 k 3 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 mất 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 mất mát
1
SRO
Singly Resonant Oscillator
Pump
Signal
3
1
Idler
Singly-resonant oscillator (SRO)
2
DPSRO
Pump only
Double-pass Singly
Resonant Oscillator
-pump only
1
3
2
Incident/reflected
pump
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 năng lượng
3 1 2
Điều kiện đồng bộ pha (bảo toàn xung
lượng)
n11 n22 n33
2
1
2 '
1 '
nx ny n
o
nz n
e
'
1
1
2
,
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
RGB
OPO
i
n
g
l
y
R
e
s
o
n
a
n
t
O
P
O
P
u
m
p
5
2
4
n
m
S
i
g
n
a
l
8
9
8
n
m
+
G
r
e
e
n
5
2
4
n
m
G
r
e
e
n
5
2
4
n
m
T
y
p
e
I
O
P
O
L
B
O
I
d
l
e
r
1
2
5
6
n
m
R
e
d
6
2
8
n
m
S
W
P
y
p
e
I
I
f
=
2
9
m
mT
S
H
G
L
B
O
I
n
t
r
a
c
a
v
i
t
y
S
H
G
B
l
u
e
4
4
9
n
m
S
W
P
:
H
R
@
1
2
5
6
n
m
;
H
T
@
5
2
4
,
6
2
8
,
a
n
d
8
9
8
n
m
W
a
l
k
O
f
f
c
o
m
p
e
n
s
a
t
e
d
T
y
p
e
I
S
H
G
L
B
O
S
i
g
n
a
l
8
9
8
n
m
L
W
P
4
0.80
3.5
0.70
3
0.60
2.5
898 nm
Efficiency
2
0.50
0.40
1256 nm
1.5
0.30
1
0.20
0.5
0.10
0
0.00
10
0
1
2
3
4
5
6
Pump Power (W)
7
8
9
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