Самопреобразование частоты лазерного излучен7ия в активно-нелинейных кристаллах с регулярной доменной структурой

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВАФизический факультетНа правах рукописиНовиков Алексей АлександровичСАМОПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯВ АКТИВНО-НЕЛИНЕЙНЫХ КРИСТАЛЛАХС РЕГУЛЯРНОЙ ДОМЕННОЙ СТРУКТУРОЙСпециальность 01.04.21 – лазерная физикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква − 200520Работа выполнена на физическом факультете Московского государственногоуниверситета им. М.В.

ЛомоносоваНаучный руководитель:кандидат физико-математических наукЛаптев Георгий ДмитриевичОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук,профессор Ларионцев Евгений Григорьевичкандидат физико-математических наук,Суязов Николай ВладимировичВедущая организация:Институт кристаллографииим. А.В. Шубникова РАНЗащита состоится «___»_______________ 2005 года в ____ часов на заседаниидиссертационного совета Д 501.001.31 в Московском государственном университете им.

М.В. Ломоносова по адресу: 119992 ГСП-2 Москва, Ленинские горы,МГУ, Корпус нелинейной оптики, аудитория им. С.А. Ахманова.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультетаМГУ им. М.В. Ломоносова.Автореферат разослан «___»_______________ 2005 года.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 501.001.31кандидат физ.-мат.

наук, доцентТ.М. Ильинова21924. Novikov A.A., Laptev G.D., Firsov V.V. Q-switched quasi-phase matchedself-frequency conversion in periodically poled Nd:Mg:LiNbO3 // XI Conference onLaser Optics. St. Petersburg, Russia, June 30 – July 4, 2003. Technical Program,p. 15.25. Novikov A.A., Laptev G.D., Firsov V.V., Chirkin A.S. Quasi-phase-matchedself-frequency conversion in periodically poled Nd:Mg:LiNbO3 crystal // Third Russian-French Laser Symposium. Moscow, Russia, October 8–10, 2003.

Program ofconference, p. 6.26. Naumova I.I., Evlanova N.F., Blokhin S.A., Chaplina T.O., Laptev G.D.,Novikov A.A. Periodic domain structure in LiNbO3:Nd:Mg grown from flux // The10th European Meeting on Ferroelectricity. Cambridge, UK, August 3–8, 2003. Journal of Conference Abstracts, V. 8. p. 239.27. Лаптев Г.Д., Новиков А.А., Фирсов В.В. Квазисинхронное самоудвоение и сложение частот в режиме модуляции добротности в лазере на кристаллеNd:Mg:LiNbO3 с регулярной доменной структурой // Квантовая электроника,2004.

Т. 34, № 3. С. 233–235.28. Chirkin A.S., Novikov A.A., Laptev G.D. Nonclassical light generation in theprocess of self-frequency halving in a periodically poled active nonlinearNd:Mg:LiNbO3 crystal // Journal Optics B: Quantum and Semiclassical Optics, 2004.V. 6. P. S483–S486.29. Novikov A.A., Chirkin A.S. Photon statistics at self-parametric frequencyconversion // X International Conference on Quantum Optics. Minsk, Belarus,May 30 – June 3, 2004.

Book of abstracts, p. 20.30. Новиков А.А., Лаптев Г.Д., Чиркин А.С. Пространственная структураизлучения в процессе самоудвоения частоты лазерной генерации // Международная конференция «Фундаментальные проблемы оптики-2004». СанктПетербург, Россия, 18–21 октября, 2004. Сборник трудов, с. 65.31. Новиков А.А., Чиркин А.С. Неклассический свет при квазисинхронномпараметрическом самопреобразовании частоты // ЖЭТФ, 2004. Т.

126, № 5.С. 1089–1100.32. Лаптев Г.Д., Новиков А.А., Чиркин А.С. Пространственные и энергетические характеристики лазерного излучения и второй гармоники при самоудвоении частоты // Квантовая электроника, 2005. Т. 35, № 1. С. 13–20.I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темыОдна из важных задач нелинейной оптики связана с поиском новых возможностей по преобразованию частот когерентного оптического излучения сцелью получения излучения в новых спектральных диапазонах. Чрезвычайноинтересным представляется создание и использование в качестве преобразователей частот интегральных элементов, например, активно-нелинейных кристаллов, которые одновременно выполняют функции источника когерентного излучения и нелинейно-оптического преобразователя частоты.Под активно-нелинейными кристаллами (АНК) понимают нелинейныекристаллы, легированные примесями ионов редкоземельных элементов группылантаноидов (например, Nd, Yb, Er).

За счет ионов примесей в АНК под воздействием накачки возможно осуществление лазерной генерации излучения определенной частоты, а за счет нелинейных свойств кристаллической матрицывозможно нелинейно-оптическое преобразование частоты этого излучения.Процессы, в которых одновременно имеет место лазерная генерация излученияи нелинейное преобразование его частоты, получили название процессов самопреобразования частоты лазерного излучения.

Осуществление процессов самопреобразования частоты привлекательно с точки зрения создания компактныхтвердотельных систем, генерирующих когерентное излучение в видимом и инфракрасном спектральных диапазонах, что может быть с успехом использованов целом ряде приложений (лазерная печать, устройства хранения и записи информации, медицина, оптическая связь и др.).Исследования АНК и реализация в них процессов генерации лазерного излучения и удвоения частоты начались еще в конце 60-х годов прошлого века,однако существенный прогресс в использовании АНК наметился лишь к 1990-мгодам с началом применения диодных лазеров в качестве источников накачкитаких кристаллов.

Следует отметить, что существующие в настоящее время183АНК позволяют реализовать лишь несколько нелинейно-оптических процессовличных спектральных диапазонах. В связи с этим возникает необходимостьнеклассического света в активно-нелинейных кристаллах // Международнаяконференция «Фундаментальные проблемы оптики». Санкт-Петербург, Россия,14–17 октября, 2002.

Сборник трудов, С. 60–61.14. Chirkin A.S., Nikandrov A.V., Novikov A.A. Squeezed light in periodicallypoled nonlinear and active-nonlinear crystals // Deutsch-Russisches Lasersymposium.Pommersfelden, Deutchland, 09.10–16.10, 2002. Abstracts, p. 4.15. Кравцов Н.В., Лаптев Г.Д., Наумова И.И., Новиков А.А., Фирсов В.В.,Чиркин А.С. Внутрирезонаторное квазисинхронное сложение частот в лазере наактивно-нелинейном кристалле Nd:Mg:LiNbO3 с регулярной доменной структурой // Квантовая электроника, 2002. Т.

32, № 10. С. 923–924.16. Laptev G.D., Novikov A.A., Firsov V.V. Quasi-phase-matched selffrequency conversion in a periodically poled Nd:Mg:LiNbO3 // Photonics West –LASE 2003: Lasers and Applications in Science and Technology, San Jose, California USA, January 25–31, 2003. Technical Summary Digest, P.

205-206.17. Новиков А.А., Лаптев Г.Д., Чиркин А.С. Сжатый свет при самоудвоении частоты в активно-нелинейных кристаллах с регулярной доменной структурой // Оптика и спектроскопия, 2003. Т. 94, № 5. С. 818–825.18. Наумова И.И., Евланова Н.Ф., Блохин С.А., Чаплина Т.О., Новиков А.А.Регулярная доменная структура в кристалле ниобата лития: стабилизация периода // Кристаллография, 2003. Т. 48, № 4. С. 758–759.19.

Evlanova N.F., Naumova I.I., Blokhin S.A., Chaplina T.O., Laptev G.D.,Novikov A.A. Grown periodically poled lithium niobate crystal: period stabilization //Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 2003. V. 5. P. 127–130.20. Laptev G.D., Novikov A.A., Firsov V.V. Quasi-phase-matched selffrequency summing in a periodically poled Nd:Mg:LiNbO3 // Proceeding SPIE, 2003.V.

4972. P. 42–49.21. Новиков А.А., Лаптев Г.Д. Неклассический свет при квазисинхронномсамоделении частоты пополам // III семинар памяти Д.Н. Клышко, Москва, Россия, 26–28 мая, 2003. Программа семинара.22. Лаптев Г.Д., Новиков А.А., Чиркин А.С. Взаимодействие световых волнв активно-нелинейных и нелинейных кристаллах с регулярной доменной структурой // Письма в ЖЭТФ, 2003. Т.

78, № 1. С. 45–58.23. Chirkin A.S., Novikov A.A., Laptev G.D. Nonclassical light generation in theprocess of self-frequency halving in periodically poled active nonlinear crystals //8th International Conference on Squeezed States and Uncertainty Relations. Puebla,Mexico, June 9–13, 2003. Program of Conference.417в силу ограничений, связанных с дисперсионными свойствами кристаллов. Таких недостатков лишены нелинейно-оптические кристаллы с регулярной доменной структурой (РДС-кристаллы). В этой связи расширение диапазона генерируемых частот связывают с поиском новых АНК и с использованием АНК срегулярной доменной структурой.РДС-кристаллы обладают периодически меняющимися на длине кристалла нелинейными свойствами. За счет подбора периода изменения нелинейныхсвойств в РДС-кристаллах возможно осуществление так называемых квазисинхронных процессов нелинейно-оптического преобразования частоты.