Эквивалентная температура нелинейно-оптического кристалла в процессе преобразования частоты лазерного излучения

О.А. Рябушкин; А.В. Коняшкин; А.И. Баранов; О.И. Вершинин

Эквивалентная температура нелинейно-оптического кристалла в процессе преобразования частоты лазерного излучения

О.А. Рябушкин¹, А.В. Коняшкин², А.И. Баранов³, О.И. Вершинин⁴

научная статья Страницы: 67-80

¹ к.ф.-м.н., доцент, Московский физико-технический институт (государственный университет)
² к.ф.-м.н., Московский физико-технический институт (государственный университет)
^3,4 аспирант, Московский физико-технический институт (государственный университет)

Ключевые слова: нелинейно-оптические кристаллы пьезоэлектрический резонанс эквивалентная температура генерация гармоник лазерного излучения лазерная калориметрия генерация излучения второй гармоники фазовый синхронизм кривая фазового синхронизма

Аннотация

Представлен новый метод пьезорезонансной спектроскопии для измерения эквивалентной температуры нелинейно-оптического кристалла в процессе преобразования частоты лазерного излучения. Эквивалентная температура кристалла, разогреваемого лазерным излучением, измеряется напрямую из сдвига частоты чувствительного к температуре пьезоэлектрического резонанса кристалла. Эксперименты по измерению эквивалентной температуры кристалла в процессе генерации второй гармоники непрерывного излучения волоконного иттербиевого лазера были проведены с периодически полированным кристаллом ниобата лития (PPLN). Теоретически рассмотрено влияние продольного градиента температуры нелинейно-оптического кристалла на эффективность генерации излучения второй гармоники. На основе использования концепции эквивалентной температуры предложен метод пьезорезонансной лазерной калориметрии для прецизионного определения коэффициентов оптического поглощения кристаллов.

Для цитирования

Рябушкин О.А., Коняшкин А.В., Баранов А.И., Вершинин О.И. Эквивалентная температура нелинейно-оптического кристалла в процессе преобразования частоты лазерного излучения // Успехи современной радиоэлектроники. 2014. № 9. С. 67–80.

Список источников

Franken P.A., Hill A.E., Peters C.W. and Weinreich G. Generation of Optical Harmonics // Phys. Rev. Lett. 1961. V. 7. P. 118-119.
Aхманов С.А., Хохлов Р.В. Об одной возможности усиления световых волн //ЖЭТФ. 1962. Т. 43. С. 351-353.
Giordmaine J.A. and Miller R.C. Tunable Coherent Parametric Oscillation in LiNbO3 at Optical Frequencies // Phys. Rev. Lett. 1965. V. 14. № 24. P. 973-976.
Wegner P.J., Auerbach J.M., Biesiada T.A. et al. NIF final optics system: frequency conversion and beam conditioning // Proc. SPIE. 2004. V. 5341. P. 180‑189.
Ross I.№, Collier J.L., Matousek P. et al. Generation of terawatt pulses by use of optical parametric chirped pulse amplification // Appl. Opt. 2000. V. 39. № 15. P. 2422-2427.
Dubietis A., Butkus R., Piskarskas A.P. Trends in chirped pulse optical parametric amplification // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electro№ 2006. V. 12. № 2. P. 163-172.
Gapontsev V.P., Tyrtyshnyy V.A., Vershinin O.I. et al. Third harmonic frequency generation by Type-I critically phase-matched LiB3O5 crystal by means of optically active quartz crystal // Optics Express. 2013. V. 21. № 3. P. 3715-3720.
Kumar S.C., Samanta G.K., and Ebrahim-Zadeh M. High-power, single-frequency, continuous-wave second-harmonic-generation of ytterbium fiber laser in PPKTP and MgO:sPPLT // Optics Express. 2009. V. 17. № 16. P. 13711‑13726.
Kumar S.C., Samanta G.K., Devi K., and Ebrahim-Zadeh M. High-efficiency, multicrystal, single-pass, continuous-wave second harmonic generation // Optics Express. 2011. V. 19. № 12. P. 1152-1169.
Дмитриев В.Г., Тарасов Л.В. Прикладная нелинейная оптика. М.: Физматлит. 2004.
Hildenbrand A., Wagner F.R., Akhouayri H. et al. Laser-induced damage investigation at 1064 nm in KTiOPO4 crystals and its analogy with RbTiOPO4 // Appl. Opt. 2009. V. 48. № 21. P. 4263-4269.
Рябушкин О.А., Коняшкин А.В., Мясников Д.В., и др. Радиочастотная спектроскопия нелинейно-оптических кристаллов, взаимодействующих с мощным лазерным излучением. Успехи современной радиоэлектроники. 2010. № 5. С. 54-64.
Ryabushkin O.A., Myasnikov D.V., Konyashkin A.V., Tyrtyshnyy V.A. Equivalent temperature of nonlinear-optical crystals interacting with laser radiation // J. of the European Opt. Soc. Rapid publications. 2011. V. 6. P. 11032.
Рябушкин О.А., Мясников Д.В. Экспериментальное определение и теоретическая модель эквивалентной температуры нелинейно-оптических кристаллов, взаимодействующих с мощным лазерным излучением // Квантовая электроника. 2012. Т. 42 № 6. С. 539-544.
Tyn Myint-U, Lokenath Debnath. Linear Partial Differential Equations for Scientists and Engineers. Fourth Editio№ Birkhauser Bosto№ New York. USA. 2007.
Pinnow D.A., Rich T.C. Development of a calorimetric method for making precission optical absorption measurements // Appl. Opt. 1973. V. 12. № 5. P. 984-992.
ISO 11551. Test method for absorptance of optical laser components. International Organization for Standartizatio№ Geneva Switzerland. 2003.
Willamowsky U., Ristau D., and Welsch E. Measuring the absolute absorptance of optical laser components // Appl. Opt. 1998. V. 37. № 36. P. 8362-8370.

Полный текст, PDF 350 ₽

[1] Franken P.A., Hill A.E., Peters C.W. and Weinreich G. Generation of Optical Harmonics // Phys. Rev. Lett. 1961. V. 7. P. 118-119.

[2] Aхманов С.А., Хохлов Р.В. Об одной возможности усиления световых волн //ЖЭТФ. 1962. Т. 43. С. 351-353.

[3] Giordmaine J.A. and Miller R.C. Tunable Coherent Parametric Oscillation in LiNbO3 at Optical Frequencies // Phys. Rev. Lett. 1965. V. 14. № 24. P. 973-976.

[4] Wegner P.J., Auerbach J.M., Biesiada T.A. et al. NIF final optics system: frequency conversion and beam conditioning // Proc. SPIE. 2004. V. 5341. P. 180‑189.

[5] Ross I.№, Collier J.L., Matousek P. et al. Generation of terawatt pulses by use of optical parametric chirped pulse amplification // Appl. Opt. 2000. V. 39. № 15. P. 2422-2427.

[6] Dubietis A., Butkus R., Piskarskas A.P. Trends in chirped pulse optical parametric amplification // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electro№ 2006. V. 12. № 2. P. 163-172.

[7] Gapontsev V.P., Tyrtyshnyy V.A., Vershinin O.I. et al. Third harmonic frequency generation by Type-I critically phase-matched LiB3O5 crystal by means of optically active quartz crystal // Optics Express. 2013. V. 21. № 3. P. 3715-3720.

[8] Kumar S.C., Samanta G.K., and Ebrahim-Zadeh M. High-power, single-frequency, continuous-wave second-harmonic-generation of ytterbium fiber laser in PPKTP and MgO:sPPLT // Optics Express. 2009. V. 17. № 16. P. 13711‑13726.

[9] Kumar S.C., Samanta G.K., Devi K., and Ebrahim-Zadeh M. High-efficiency, multicrystal, single-pass, continuous-wave second harmonic generation // Optics Express. 2011. V. 19. № 12. P. 1152-1169.

[10] Дмитриев В.Г., Тарасов Л.В. Прикладная нелинейная оптика. М.: Физматлит. 2004.

[11] Hildenbrand A., Wagner F.R., Akhouayri H. et al. Laser-induced damage investigation at 1064 nm in KTiOPO4 crystals and its analogy with RbTiOPO4 // Appl. Opt. 2009. V. 48. № 21. P. 4263-4269.

[12] Рябушкин О.А., Коняшкин А.В., Мясников Д.В., и др. Радиочастотная спектроскопия нелинейно-оптических кристаллов, взаимодействующих с мощным лазерным излучением. Успехи современной радиоэлектроники. 2010. № 5. С. 54-64.

[13] Ryabushkin O.A., Myasnikov D.V., Konyashkin A.V., Tyrtyshnyy V.A. Equivalent temperature of nonlinear-optical crystals interacting with laser radiation // J. of the European Opt. Soc. Rapid publications. 2011. V. 6. P. 11032.

[14] Рябушкин О.А., Мясников Д.В. Экспериментальное определение и теоретическая модель эквивалентной температуры нелинейно-оптических кристаллов, взаимодействующих с мощным лазерным излучением // Квантовая электроника. 2012. Т. 42 № 6. С. 539-544.

[15] Tyn Myint-U, Lokenath Debnath. Linear Partial Differential Equations for Scientists and Engineers. Fourth Editio№ Birkhauser Bosto№ New York. USA. 2007.

[16] Pinnow D.A., Rich T.C. Development of a calorimetric method for making precission optical absorption measurements // Appl. Opt. 1973. V. 12. № 5. P. 984-992.

[17] ISO 11551. Test method for absorptance of optical laser components. International Organization for Standartizatio№ Geneva Switzerland. 2003.

[18] Willamowsky U., Ristau D., and Welsch E. Measuring the absolute absorptance of optical laser components // Appl. Opt. 1998. V. 37. № 36. P. 8362-8370.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи