Самопреобразование частоты лазерного излучен7ия в активно-нелинейных кристаллах с регулярной доменной структурой, страница 2

Применение квазисинхронных процессов снимает ограничения на использование нелинейных кристаллов, накладываемые их дисперсионными характеристиками, исущественно расширяет их возможности по нелинейно-оптическому преобразованию частоты.Активно-нелинейные РДС-кристаллы (РДС-АНК) сочетают в себе достоинства АНК и нелинейно-оптических РДС-кристаллов. В РДС-АНК возможнареализация различных квазисинхронных процессов самопреобразования частоты и получение за счет этого когерентного излучения в различных спектральных диапазонах.Весьма перспективным представляется использование РДС-АНК в квантовой оптике, например, для получения неклассических состояний света и перепутанных фотонных состояний.

Традиционно для этих целей используютпроцессы трехчастотного взаимодействия волн в нелинейных кристаллах. Впроцессе самопреобразования частоты также имеет место трехчастотное взаимодействие волн, при этом одна из этих волн усиливается за счет активныхсвойств среды.Таким образом, РДС-АНК представляются весьма перспективными длясоздания компактных источников когерентного и неклассического света в раз-Nd:Mg:LiNbO3 // Proceeding SPIE, 2001. V.

4268. P. 26–35.4. Laptev G.D., Novikov A.A., Naumova I.I. Intracavity quasi-phase matchedself-frequency conversions in periodically poled Nd:Mg:LiNbO3 // XVII InternationalConference on Coherent and Nonlinear Optics. Minsk, Belarus, June 26 – July 1,2001. Technical digest, p. 250.5. Новиков А.А., Лаптев Г.Д. Внутрирезонаторные последовательные квазисинхронные взаимодействия в кристалле Nd:Mg:LiNbO3 // Международнаяконференция молодых ученых и специалистов «Оптика-2001». СанктПетербург, Россия, 16–19 октября, 2001. Сборник трудов, с. 101.6.

Лаптев Г.Д., Новиков А.А. Внутрирезонаторное квазисинхронное самопреобразование частоты оптического излучения в кристалле Nd:Mg:LiNbO3с регулярной доменной структурой // Квантовая электроника, 2001. Т. 31, № 11.С. 981–986.7. Новиков А.А. Самопреобразование частоты лазерной генерации в активно-нелинейных кристаллах с регулярной доменной структурой // IX Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2002». Москва, Россия, 9–12 апреля, 2002. Сборник тезисов, С. 94–95.8.

Novikov A.A., Laptev G.D., Chirkin A.S. Nonclassical light in periodicallypoled active nonlinear crystals // IX International Conference on Quantum Optics,Raubichi, Belarus, May 14–17, 2002. Book of abstracts, p. 42.9. Чиркин А.С., Лаптев Г.Д., Морозов Е.Ю., Никандров А.В., Новиков А.А.Квазисинхронные волновые взаимодействия в нелинейных и активнонелинейных оптических кристаллах с регулярной доменной структурой //VIII Всероссийская школа-семинар «Волновые явления в неоднородных средах». Красновидово, Московская область, 26–31 мая, 2002.

Труды, C. 7–8.10. Laptev G.D., Novikov A.A., Chirkin A.S. Light wave interaction in activenonlinear crystals with quadratic nonlinearity // Journal of Russian Laser Research,2002. V. 23. P. 183–210.11. Novikov A.A., Laptev G.D., Chirkin A.S. Squeezed light generation by selffrequency conversions in periodically poled active nonlinear crystals // InternationalQuantum Electronics Conference. Moscow, Russia, June 22–27, 2002. TechnicalDigest, p.

25.12. Лаптев Г.Д., Новиков А.А. Внутрирезонаторные последовательныеквазисинхронные взаимодействия в активно-нелинейной среде с регулярнойдоменной структурой // Оптика и спектроскопия, 2002. Т. 93, №1. С. 131–138.13. Новиков А.А., Чиркин А.С., Лаптев Г.Д. Квантовая теория генерации16детального исследования РДС-АНК и возможностей осуществления в такихкристаллах процессов самопреобразования частоты лазерного излучения, в частности, развитие классической и квантовой теорий процессов самопреобразования частоты в РДС-АНК и экспериментальные исследования этих процессов.Цели и задачи диссертационной работыК началу настоящей диссертационной работы в научной литературе имелось лишь несколько публикаций, посвященных исследованию квазисинхронного самоудвоения частоты − одного из возможных процессов самопреобразования частоты в РДС-АНК.

В связи с этим целью диссертационной работы являлось детальное исследование процессов самопреобразования частоты лазерного излучения в РДС-АНК, в частности:1. Экспериментальная реализация и исследование процессов самопреобразования частоты в РДС-АНК.2. Теоретическое исследование процессов самопреобразования частоты.3. Исследование возможности получения неклассического света в процессах самопреобразования частоты.Научная новизна1. Экспериментально реализованы и исследованы процессы самоудвоениячастоты лазерного излучения и самосложения частот лазерного излучения иизлучения накачки в РДС-АНК Nd:Mg:LiNbO3 в непрерывном режиме и в режиме модуляции добротности резонатора.2. Разработана теория трехчастотных процессов и последовательных процессов самопреобразования частоты лазерного излучения в РДС-АНК в приближении плоских волн. Проведены исследования процессов параметрическогосамопреобразования частоты, самосложения частот, последовательного самоутроения частоты и последовательного параметрического самопреобразованиячастоты.53.

Исследованы пространственные характеристики излучения в процессахсамоудвоения частоты и самосложения частот в РДС-АНК.менной структурой, выращенных по методу Чохральского. Проведены исследования мощностных и пространственных характеристик генерируемого излуче-4. Разработана квантовая теория процессов самопреобразования частотыния. Максимальная мощность излучения второй гармоники (длина волнылазерного излучения в РДС-АНК. Продемонстрирована возможность генерации0,542 мкм) в непрерывном режиме генерации составила примерно 1,3 мВт, а внеклассического света в таких процессах.режиме модуляции добротности – 2 мВт.

Параметр качества пучка второй гармоники составил M x2 = 1, 25 и M y2 = 2, 08 . В процессе самосложения частотНаучная и практическая значимость работы• Экспериментальныеисследованияпоказали,чтомаксимальная мощность излучения на суммарной частоте (длина волныРДС-АНКNd:Mg:LiNbO3 может быть использован для создания интегральных источниковкогерентного излучения с самопреобразованием частоты, работающих в непрерывном режиме и в режиме модуляции добротности резонатора.0,464 мкм) равнялась 35 мкВт. Экспериментальные и теоретические мощностные зависимости имеют одинаковый вид.4. Развита квантовая теория процессов самопреобразования частоты лазерного излучения в активно-нелинейных кристаллах с регулярной доменной• Развитая теория процессов самопреобразования частоты позволяет на-структурой.

Получены выражения для спектра флуктуаций квадратурных ком-ходить параметры РДС-АНК, накачки и резонатора, при которых возможна эф-понент генерируемого излучения и исследована их зависимость от параметровфективная реализация данных процессов.задачи. Исследованы квантовые свойства излучения, генерируемого в процес-• Развитая квантовая теория процессов самопреобразования частоты ла-сах самоудвоения, самоделения и самосложения частот. Установлено, что наи-зерного излучения позволяет с помощью аналитических выражений рассчиты-большее подавление флуктуаций в квадратурных компонентах генерируемоговать статистические характеристики световых полей в процессах самопреобра-излучения имеет место при самоудвоении частоты (~ 70%) и в подпороговомзования частоты в зависимости от параметров РДС-АНК, накачки и резонатора.режиме генерации субгармоники при самоделении частоты (~ 90%).Основные положения, выносимые на защиту1. В кристалле Nd:Mg:LiNbO3 с регулярной доменной структурой воз-СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИметрического самопреобразования частоты позволяет получить максимальную1.

Новиков А.А., Лаптев Г.Д., Морозов Е.Ю. Преобразование оптическихчастот в активно-нелинейных средах с регулярной доменной структурой //II Международная конференция «Фундаментальные проблемы физики». Саратов, Россия, 9–14 октября, 2000. Материалы конференции, С. 7–8.2. Новиков А.А., Морозов Е.Ю., Лаптев Г.Д.

Преобразования оптическихчастот в активно-нелинейных средах с регулярной доменной структурой // Научная молодежная школа «Оптика-2000». Санкт-Петербург, Россия, 17–19 октября, 2000. Сборник трудов, с. 92.3. Laptev G.D., Novikov A.A., Chirkin A.S., Firsov V.V., Kravtsov N.V. Intracavity quasi-phase-matched self-frequency doubling and halving in periodically poled615можна реализация процессов квазисинхронного самопреобразования частотылазерного излучения (самосложения, параметрического самопреобразования,последовательного самоутроения и последовательного параметрического самопреобразования).2.

Использование резонатора для лазерного излучения и излучения напреобразованной частоте в процессах самосложения, параметрического самопреобразования, последовательного самоутроения и последовательного пара-ты:мощность1. Развита теория процессов самопреобразования частоты лазерного из-лучения в активно-нелинейных кристаллах с регулярной доменной структуройизлученияприоптимальномподборепараметровактивно-нелинейного кристалла с регулярной доменной структурой, накачки и резонатора.в приближении плоских световых волн.

На основе этой теории детально изуче-3. В процессах самоудвоения частоты, параметрического самопреобразо-ны процессы самоудвоения частоты, самоделения частоты пополам, самосло-вания частоты и самосложения частот в активно-нелинейных кристаллах с ре-жения частот, последовательного самоутроения частоты и последовательногогулярной доменной структурой возможна генерация квадратурно-сжатого све-параметрического самопреобразования частоты. Получены аналитические вы-та. Наибольшее подавление квантовых флуктуаций в квадратурной компонентеражения для интенсивностей волн, участвующих в этих процессах.

Показано,можно получить в подпороговом режиме параметрического самопреобразова-что путем подбора параметров кристалла, накачки и резонатора можно сущест-ния частоты.венно увеличить мощность излучения, генерируемого в процессах самопреобразования частоты.Апробация работы2. Проведено исследование процессов самопреобразования частоты с уче-По материалам диссертации опубликовано 32 работы, из них 14 − в науч-том дифракционных эффектов. Численными методами изучены пространствен-ных журналах: Квантовая электроника (2005, 2004, 2002, 2001); ЖЭТФ (2004);ные и энергетические характеристики излучения, генерируемого в процессахJournal of Optics B: Quantum and Semiclassical Optics (2004); Письма в ЖЭТФсамоудвоения и самосложения частот в активно-нелинейном кристалле с регу-(2003); Оптика и спектроскопия (2003, 2002); Кристаллография (2003); Journalлярной доменной структурой, расположенном внутри резонатора.