Лазерные синтезаторы оптических частот на основе параметрических генераторов света тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, доктор физико-математических наук Колкер, Дмитрий Борисович

• Колкер, Дмитрий Борисович
• доктор физико-математических наук
• 2011

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Колкер, Дмитрий Борисович

ГЛАВА I. Фемтосекундные лазеры в схемах абсолютного измерения оптических частот

1.1 Абсолютное измерение оптических частот при помощи фемтосекундного лазера 41

1.2. Синхронизация частоты излучения диодных лазеров с модами высокостабильного фемтосекундного титан-сапфирового лазера 42

1.3. Экспериментальные исследования влияния оптического волокна с перетяжкой на стабильность межмодовой частоты высокостабильных фемтосекундных импульсов 55

1.4. Абсолютное измерение оптических частот при помощи фемтосекундного лазера с/-2/ интерферометром 59

1.5. Абсолютное измерение частот переходов молекулярного йода в области нм 68

1.6. Измерения частот переходов атома стронция 71

1.6.1. Абсолютное измерение частоты перехода 'Бо - 3Р1 74

1.6.2. Измерение частоты перехода Р1 — в области нм 78

1.6.3. Абсолютное измерение частоты перехода 3Р0 — ^ 84

1.6.4. Прямое измерение частоты перехода 'Бо — 3Ро 90

1.6.5. Выводы по главе II

ГЛАВА II. Теоретические основы прецизионных делителей оптических частот

2.1. Принципиально новый тип оптических преобразователей частоты 96

2.2. Теоретические основы ПГС-ССФ 99

275

2.2.1. Динамика системы 3-1 ПГС-ССФ 99

2.2.2. Теоретическая модель ПГС-ССФ 102

2.2.3. Стационарные решения уравнений (4.1) для двухрезонаторного ПГС-ССФ 107

2.2.4. Случай нулевой расстройки резонатора As = А; = 111

2.2.5.Стационарные решения системы уравнений (2.1) для трехрезонаторного ПГС 111

Выводы по главе II 115

ГЛАВА III. Эффект самосинхронизации фазы в трехрезонаторном ПГС (ТПГС-ССФ) 118

3.1. Экспериментальная установка 118

3.2. Нелинейный элемент PPLN 119

3.3. Конфигурация оптического резонатора ПГС-ССФ 121

3.4. Нестабильности при фазовой расстройке = AkSHGL2/2 между ГВГ и ПГС процессами 130

3.5. Мультикаскадный режим генерации в ПГС-ССФ 132

3.6. Анализ модовой структуры ПГС-ССФ при помощи двух интерферометров 135

3.7. Физические особенности самосинхронизация фазы в мультикаскадном режиме генерации ПГС-ССФ 138

3.8. Выводы по главе III

ГЛАВА IV. Двухрезонаторный ПГС с самосинхронизацией фазы

Введение 141

276

4.1. Нелинейный элемент для двухрезонаторного ПГС 142

4.2. Разветвленная конфигурация ГВГ секции нелинейного элемента для генерации второй гармоники холостой волны 143

4.3. Тест ПГС секции 145

4.4. Тест ГВГ секции нелинейного элемента 146

4.5. Нагревательный элемент для нелинейного кристалла 148

4.6. Диэлектрические зеркала резонатора и антиотражающие покрытия на торцах кристалла 149

4.7. Порог параметрической генерации 151

4.8. Оптический резонатор 151

4.9. Разработка механики резонатора ПГС 156

4.10. Настройка резонатора t 160

4.11. Схема детекции сигналов накачки, холостой и сигнальной волн 161

4.12. Подготовительные работы для поиска режима 3:1 163

4.13. Два режима работы ПГС с составной конфигурацией нелинейного элемента 168

4.13.1.Каскадный режим генерации в оптическом параметрическом осцилляторе 168

4.13.2.Теоретическая модель каскадного ПГС 173

4.13.3. Режим самосинхронизации фазы в двухрезонаторном параметрическом осцилляторе 175

Выводы по главе IV 181

ГЛАВА V. Исследование кристаллических структур с компенсацией угла сноса (21Ч-ОС\¥ОС)

5.1. Влияние угла сноса на эффективность преобразования в нелинейных оптических структурах 185

5.2. Конструктивные особенности 2N-OCWOC структур и схема экспериментальной установки 197

5.3. Экспериментальные исследования 2N-OCWOC структур 202

5.3.1. 2N-OCWOC эффективность преобразования 206

5.3.2. Угловые перестроечные кривые для lO-OCWOC структуры 208

5.3.3 .Эффекты в апериодичных структурах (АРWOC) 217

5.3.4. Перестроечные характеристики для 4-OCWOC структур 220

5.5. Выводы по главе V 225

Основные результаты диссертационной работы 227

Литературные источники 245

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Лазерные синтезаторы оптических частот на основе параметрических генераторов света»

Инновационный путь развития отечественной научно-производственной базы предполагает переход к новейшему технологическому укладу, базовыми направлениями которого являются наноэлектроника, биотехнологии и информатика. Успешное развитие этих направлений оказывается весьма проблематичным без современного аналитического и метрологического обеспечения, которое в большой степени основывается на прецизионных лазерных технологиях. Уникальные возможности этих технологий обеспечиваются постоянным улучшением характеристик излучения лазерных источников и успехами лазерной спектроскопии, что позволило поставить на практическую основу, например, методики регистрации и идентификации следовых количеств атомов и молекул. В русле этих исследований и разработок лежит и очень важная проблема создания на базе лазерных источников излучения основанных на атомных и квантовых явлениях эталонов длины и времени и, соответственно, методов измерения длины волны и частоты излучения.

Создание фемтосекундных лазеров с широкой линией излучения больше оптической октавы привело к реализации сличений стандартов частоты от радио- до оптических диапазонов с погрешностью определяемой воспроизводимостью стандартов [1-5]. Исследования показали, что межмодовая частота лазеров с самосинхронизацией мод может быть стабилизирована при синхронизации частотой внешнего высокостабильного генератора [3].

Для обеспечения связи между стандартом частоты и фемтосекундным синтезатором важными элементами лазерной линейки являются нелинейные преобразователи частоты. Весьма перспективным оказывается и применение параметрических генераторов света, хотя для метрологических целей последние требуют синхронизации фаз сигнальной и холостой волн. Ь

Комбинация таких генераторов, при условии синхронизации фазы между сигнальной и холостой, с СКИ лазерами ещё более расширяет возможности частотных измерений и создания многочастотных стабильных реперов, расположенных в широкой области спектра [6-19].

В [20] сообщается о создании трехрезонаторного параметрического осциллятора на основе двухсекционного кристалла из ниобата лития, который накачивался МОРА системой в области 812 нм. Другой эксперимент [23], в котором также использовался PPLN кристалл с накачкой 500 мВт лазером в области 532 нм, позволял осуществить деление частоты на 3. В этом эксперименте использовались два каскадных преобразования генерации разностной частоты. При этом, для осуществления операции 3:2 требовалось два входных сигнала. Однако диапазон самосинхронизации фазы в [20, 23] был экстремально мал для осуществления стабильной работы этих устройств и их практического применения. В ряде работ отмечается возможность использования ПГС-ССФ для генерации сжатых состояний света и ярких запутанных состояний света [21-24].

В традиционном, невырожденном ПГС разность фаз сигнальной и холостой волн являются случайными величинами, которые возникают из-за стохастического процесса, происходящего от спонтанного параметрического шума флюоресценции. В ПГС с самосинхронизацией фазы (ПГС-ССФ) разность фаз между сигнальной и холостой волнами остается величиной постоянной, что позволяет использовать эти устройства в метрологических задачах. Работы по созданию ПГС-ССФ велись в лабораториях России, Германии, Франции, Нидерландов и США, тем не менее, до начала работы над данной диссертацией таких источников когерентного инфракрасного излучения не существовало.

Цель работы

Целью диссертационной работы является разработка, создание и исследование многофункциональных синтезаторов оптических частот для задач фундаментальной метрологии, спектроскопии высокого разрешения и абсолютного измерения оптических частот от ультрафиолетового до среднего ИК-диапазона с высокой точностью.

Достижение цели потребовало решения следующих задач:

- разработки и создания экспериментальной установки для измерения оптических частот с высокой точностью в широком спектральном диапазоне от ультрафиолетового до ИК-диапазона на основе фемтосекундного лазера с f-2f интерферометром

- проведение абсолютных измерений оптических частот переходов

8*7 88 молекулярного йода в области 532 нм, Бг и Бг, измерения изотопических сдвигов в атоме стронция

- создания и исследования прецизионных оптических делителей частот (ПГС-ССФ) на основе кристаллов из периодически поляризованных структур ниобата лития с составной геометрией нелинейного элемента. Исследование области устойчивости и возможности пассивного механизма фазового захвата, не требующего активных систем фазовой привязки

-экспериментального исследования зависимости диапазона фазового самозахвата от различных факторов - температуры, длины волны накачки ПГС и мощности накачки

-экспериментального подтверждения генерации Хопф нестабильностей в ПГС ССФ в различной конфигурации оптического резонатора

- исследования каскадных режимов генерации в ПГС с составной геометрией нелинейного элемента. Исследование пятичастотного режима осцилляций в параметрических генераторах с составной геометрией нелинейного элемента

- проведения экспериментальных исследований новых современных преобразователей частот на основе структур с компенсацией угла сноса. Данные структуры предназначены для использования в схемах синтеза и абсолютного измерения оптических частот

- измерение эффективности преобразования в этих структурах по сравнению с монолитными образцами. Экспериментальное исследование неконтролируемого эффекта влияния передаточной функции нелинейного двулучепреломляющего фильтра и проверка теории сфокусированных пучков для структур с компенсацией угла сноса.

На защиту выносятся следующие основные положения:

У 1 Я 87

1. Измеренная частота перехода s" So - 5s5p Р0 в атоме Sr составляет: v (5s 21 SQ- 5s5p 3Ро) = 429 228 004 235 ± 20 кГц

2. Физические особенности самосинхронизации фазы в двухрезонаторном и трехрезонаторном параметрическом генераторе не отличаются. При сканировании резонатора ПГС вблизи точки деления частоты на 3 возникает провал интенсивности и уширение собственной моды резонатора ПГС. Хопф — нестабильности возникают при превышении над порогом в N=20 для двухрезонаторного ПГС. Для трехрезонаторного ПГС данный эффект наблюдался при N = 4.

3. При отстройке частоты ПГС-ССФ от точки деления на 3 на величину кратную межмодовому интервалу ПГС в трехрезонаторном ПГС наблюдается мультикаскадный режим с генерацией боковых частот (аналог фемтосекундного комба в среднем ИК).

4. Диагностикой режима 3:2:1 в двухрезонаторном ПГС-ССФ является вырождение "вложенного пятичастотного " ПГС.

5. Использование ПГС с самосинхронизацией фазы, в комбинации с фемтосекундным лазером позволяют выполнить абсолютные измерения оптических частот в широком спектре от УФ- до среднего ИК-диапазона

6. При создании синтезаторов оптических частот в среднем ИК-диапазоне кристаллические структуры с компенсацией угла сноса являются альтернативой классическим периодически-поляризованным структурам.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Впервые измерены частоты переходов атома стронция при помощи фемтосекундного синтезатора с относительной точностью 10"11.

2. Создан параметрический осциллятор с делением частоты на 3 в двухрезонаторной и трехрезонаторной конфигурации. В качестве нелинейного элемента применялась периодически-поляризованная структура из ниобата лития с составной геометрией.

3. Экспериментально показано, что в ПГС-ССФ может быть использован пассивный механизм стабилизации частоты, которые не требуют электронных систем фазового захвата.

4. Показано наличие двух режимов работы ПГС-ССФ:

1) Одночастотного режима при делении частоты на 3.

2) Многочастотного режима работы ПГС с возможностью генерации боковых частот.

При наличии оптики с компенсацией дисперсии возможно получение пассивной синхронизации мод в ПГС-ССФ в ближнем и среднем ИК-диапазоне.

5. Экспериментально получен пятичастотный режим генерации в двухрезонаторном параметрическом осцилляторе.

6. Экспериментально показано, что в пятичастотном параметрическом осцилляторе диапазон перестройки между вторичной сигнальной и вторичной холостой частотами достигает 200 нм.

7. Экспериментально показано, что эффективность преобразования во вторую гармонику в 10 секционном ОС\УОС - кристалле с компенсацией угла сноса по сравнению с монолитным кристаллом увеличивается до 22 раз.

Научная и практическая значимость результатов

Измерены частоты перехода атома стронция с относительной точностью 10"п.

В ПГС с самосинхронизацией фазы (ПГС-ССФ) возможен пассивный механизм фазового захвата, который не требует специальных электронных устройств фазовой привязки.

ПГС с самосинхронизацией фазы, в которых используется принцип конкуренции двух нелинейностей х (1) :х(2), в комбинации с фемтосекундным лазером дают возможность для абсолютного измерения оптических частот в. среднем ИК-диапазоне. Провал интенсивности на сигнальной и холостой частотах облегчает диагностику эффекта фазового самозахвата в ПГС-ССФ. Уширение собственной моды резонатора ПГС-ССФ приводит к выгодному увеличению полосы пропускания для системы фазовой привязки.

Делитель частоты на 3 на основе ПГС-ССФ с накачкой второй гармоникой №:УАО лазера, стабилизированного по резонансу насыщенного поглощения молекулярного йода в области 532 нм, позволяет осуществлять синхронизацию частот Ті:8а и СпГг фемтосекундных лазеров.

Каскадный режим генерации ПГС открывает возможности для создания непрерывных пятичастотных оптических параметрических осцилляторов с любыми комбинациями частот, которые могут быть заданы величиной периода А) и Л2 соответствующей секции в периодически поляризованной структуре из ниобата лития или КТР. При этом специальная разветвленная конфигурация в структуре нелинейного элемента позволяет перестраивать вторичный ПГС в широком диапазоне, достигающем нескольких сотен нанометров. При этом частоты первичного ПГС не изменяются, поскольку величина периода в ПГС секции не зависит от координаты Y.

Генерация п стабильных фазовых состояний, эквидистантно разнесенных на величину 2л/п с одинаковой интенсивностью, предоставляет возможность для кодирования информации в координатах интенсивность-фаза применительно к квантово-информационным задачам.

Кристаллические структуры с компенсацией угла сноса являются дополнением классическим PPLN и РРКТР для преобразования из видимого и ближнего ИК-диапазона в ИК-диапазон, а также из видимого в УФ диапазон.

Апробация работы. Результаты, изложенные в диссертации, представлены на Международных и всероссийских конференциях: LM 2002, Novosibirsk, (2002),Workshop on Atom Optics and Interferometry 2002 (Luntcren, Holland), XI- Conference on Laser Optics, St. Petersburg, Russia (2003), CLE02003 (USA, Baltimore), Laser Optic 2003 (St. Petersburg, Russia), 17th European Frequency and Time Forum and 2003 IEEE, International Frequency Control Symposium (Tampa, USA), Second Workshop on Cold Alkaline-Earth Atoms 2003 (Copenhagen, Denmark), CPEM 2004 (London), MPLP2004 (Novosibirsk, Russia), CLEO-Europe 2005 (Munich, Germany), CLE02006 (USA), ICON02007 (Минск, Беларусь), AMPL2007 (Томск, Россия), АПЭП 2008.

Результаты, изложенные в диссертации, доложены на семинарах Института лазерной физики СО РАН, Новосибирского Государственного Технического Университета, Института Оптики атмосферы СО РАН (г. Томск), Парижской обсерватории (BNM-SYRTE), Института Национальной метрологии Франции (INM-LNE-CNAM), Массачусетского Технологического Института (RLE-MIT, США), Пизанского университета (Италия), Института Макса Борна (Германия).

Основные результаты, полученные в диссертации, опубликованы в 55 работах, 32 работы из 55 цитируются международной базой данных Scopus. Согласно Решению Президиума Высшей аттестационной комиссии Минобрнауки России от 19 февраля 2010 года №6/6 работы, процитированные SCOPUS, включены в ПЕРЕЧЕНЬ ВАК.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и двух приложений. Общий объем - 257 страниц, в том числе 220 страниц основного текста с 96 рисунками, 2 приложений и списка литературы.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Колкер, Дмитрий Борисович

Выводы по результатам диссертационной работы

В первой главе наиболее важными являются разделы, посвященные исследованию и разработке полупроводниковых лазерных систем с внешним резонатором. Большое внимание при разработке этих систем было уделено защите полупроводниковых диодов от помех. В первой главе диссертации не описываются влияние различных факторов (эл. поле, наводки силовых устройств и т.д.), но эти исследования проведены и в результате созданы надежные устройства, которые использовались в схемах синтеза и измерения оптических частот, а также в схеме синтеза частоты Не-Ке стандарта для фемтосекундных оптических часов (Глава I). Диодные лазеры служат «усилителями» мощности мод фемтосекундного Тк8а-лазера. Возникающее после нелинейного кристалла излучение на разностной частоте — у2| ~ усп4 смешивается с излучением Не-№/СН4-стандарта на частоте ус„4 и эти два излучения попадают на фотодиод. Низкочастотный сигнал биений с фотодиода на частоте | ¡V] - у2| - Усн4| подается на систему ФАЛ, сигнал ошибки с которой поступает для отработки к ТкБ-лазеру. В результате частотный интервал |У1 — у2| в его спектре, а следовательно, и Ду оказываются застабилизированными по частоте Не-№/СН4-стандарта.

Таким образом, частотные характеристики Не-Ые/СН4-стандарта переносятся в радиодиапазон без промежуточных каскадов. Схема автономна, т.е. не требует внешнего опорного генератора. При использовании частоты биений между модами, удаленными друг от друга на различные межмодовые интервалы, можно получить «гребенку» стабильных частот в оптическом диапазоне с жесткой привязкой к частотам радиодиапазона. Если это необходимо, ширина спектра Т1:8а-лазера может быть увеличена с помощью одномодового оптического или фотонного кристаллического волокна.

2) Провал интенсивности на холостой и сигнальной волне

3) Одиночный пик пропускания интерферометра Фабри-Перо

4) Хопф-нестабильности при увеличении мощности накачки

Провал интенсивности на сигнальной и холостой частотах значительно облегчает диагностику эффекта фазового самозахвата, а уширение собственной моды резонатора ПГС приведет к выгодному увеличению полосы пропускания системы фазовой привязки.

При увеличении мощности накачки в 4 раза над пороговой мощностью зарегистрированы Хопф-осцилляции. Возникновение Хопф-осцилляций является индикацией дестабилизации ПГС-ССФ.

Экспериментально исследована зависимость диапазона фазового самозахвата от длины волны накачки и от мощности накачки.

Диагностикой мультикаскадного режима в ТПГС-ССФ является:

1) Уширение собственной моды резонатора ТПГС при его сканировании;

2) Провал интенсивности на холостой и сигнальной волне;

3) Совокупность нескольких пиков пропускания интерферометра Фабри-Перо.

4) Хопф-нестабильности при увеличении мощности накачки

Исследования параметрического осциллятора с самосинхронизацией фазы в трехрезонаторной конфигурации с помощью эталонов Фабри - Перо в качестве частотных и фазовых дискриминаторов показали два режима работы ПГС-ССФ:

1) В одночастотном режиме при делении частоты на 3

2) В многочастотном режиме работы с возможностью генерации боковых частот

При наличии оптики с компенсацией дисперсии возможно получение пассивной синхронизации мод в ПГС-ССФ в ближнем и среднем ИК диапазоне в случае отстройки частоты ПГС от точки деления на три на интервал кратный межмодовому интервалу резонатора ПГС.

Признаки самосинхронизации фазы в режиме деления частоты на 3 и в многочастотном режиме, описанные выше не отличаются. В том и в другом режиме работы наблюдается провал интенсивности при сканировании резонатора ПГС и уширение собственной моды резонатора. При увеличении интенсивности накачки наблюдаются низкочастотные осцилляции, которые дестабилизируют работу ПГС-ССФ. В режиме деления на три спектры пропускания эталонов показывают одночастотный режим генерации ПГС, при отстройке частоты от режима деления на три на интервал кратный межмодовому интервалу ПГС — многочастотный режим генерации.

Пятичастотный режим генерации (наличие вторичного вложенного ПГС) открывает возможности для создания непрерывных оптических параметрических осцилляторов с любыми комбинациями частот, которые могут быть заданы величиной периода А1 и Л2 соответствующей секции в периодически поляризованной структуре из ниобата лития или КТР. При этом специальная разветвленная конфигурация в структуре нелинейного элемента позволяет перестраивать вторичный параметрический генератор в широком диапазоне, достигающем нескольких сотен нанометров. Частоты первичного ПГС не изменяются, поскольку величина периода в ПГС секции не зависит от координаты У.

Продемонстрирована компактная, эффективно перестраиваемая каскадная ПГС система, позволяющая независимо от первичного ПГС контролировать фазовый синхронизм для вторичного параметрического осциллятора. Уникальными характеристиками системы являются следующие параметры: насыщение сигнала на первичной сигнальной частоте, линейная зависимость выходной мощности от мощности накачки ПГС, перестройка по длине волны в широком (200 нм) диапазоне. Самосинхронизации фазы сигнальной и холостой волн в двухрезонаторном оптическом параметрическом осцилляторе наблюдалась, когда отношение частот накачки, сигнальной и а холостой волн находились в соотношении œp:œs:cûi = 3:2:1 . При этом пятичастотный режим осцилляций был вырожден в трехчастотный.

В перспективе система может быть использована в качестве перестраиваемого источника когерентного оптического излучения во всем диапазоне прозрачности ниобата лития для спектроскопических, метрологических, а также специальных задач.

ПГС с самосинхронизацией фазы, в которых используется принцип конкуренции двух нелинейностей х (1):Х (2)> в комбинации с фемтосекундным лазером могут быть использованы для абсолютного измерения оптических частот в широком диапазоне спектра от УФ- до среднего ИК-диапазона и для создания фемтосекундных оптических часов нового поколения.

Замена лазера накачки Verdi на Nd:YAG/I2 стандарт частоты позволит использовать данную систему в качестве автономного мультиоктавного синтезатора оптических частот.

Эффективность преобразования и перестроечные характеристики 10-OCWOC и 4-OCWOC КТР структур были экспериментально исследованы (Глава V). Экспериментальные исследования полностью подтвердили теоретические предположения о том, что 2N-OCWOC структуры ведут себя как нелинейный двулучепреломляющий фильтр. Селективность этого нелинейного фильтра будет ограничена шириной синхронизма одной пластинки. Селективность фильтра будет увеличиваться с увеличением количества пластинок в 2N-OCWOC структуре.

Наличие модуляции интенсивности на перестроечные кривых 2N-OCWOC структур не является результатом технологической ошибки при ориентации структур. Модуляция мощности второй гармоники возникает в результате воздействия функции передачи нелинейного двулучепреломляющего фильтра.

Эффект, который является следствием технологической ошибки при ориентации пластинок, приводит только к уширению полосы пропускания при угловой перестройке.

Были исследованы эффекты при апериодичной компенсации угла сноса. Апериодичная компенсация угла сноса воздействует на функцию передачи нелинейного двулучепреломляющего фильтра. Ротация на 180 градусов второй половины Ю-ОС\¥ОС структуры приводит к уменьшению мощности второй гармоники в 2 раза по сравнению с Ю-ОС\УОС структурой.

2М-ОС\УОС структуры могут быть использованы для увеличения эффективности преобразования при критическом синхронизме при использовании различных нелинейных материалов. Однако, для плоскопараллельных пучков никакого улучшения эффективности преобразования не наблюдается.

Экспериментально показано, что эффективность преобразования во вторую гармонику в 10 секционном ОС\\ЮС - кристалле с компенсацией угла сноса по сравнению с монолитным кристаллом увеличивается в 22 раза. Это позволяет повысить эффективность преобразования частот в прикладных нелинейных оптических устройствах, таких как генератор второй гармоники, генераторы суммарной и разностной частот, а также ПГС. В измерительных комплексах на основе фемтосекундного лазера (глава II) с интерферометром замена КТР кристалла на 21М-ОС\\ЮС структуру приведет к увеличению сигнала биений на частоте ^ что измерить частоту ^ напрямую без ^асккщ-осциллятора. 21Ч-ОС\\ЮС структуры на основе халькогенидов (Ы1п8е2, 1Л1п82, ЬЮа8е2) с широким диапазоном пропускания от видимого до ИК-диапазона позволяют создавать высокоэффективные преобразователи частоты в области 2-9 мкм (ПГС), как это было продемонстрировано в наших последних работах по наносекундным ПГС в 2009-2010 году[162-164].

Кристаллические структуры с компенсацией угла сноса 2>1-ОС\УОС на основе ИК-материалов являются альтернативой классическим периодическиполяризованным структурам для преобразования из видимого и ближнего ИК-диапазона в ИК-диапазон, где коммерческие периодически-поляризованные структуры уже не работают.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Колкер, Дмитрий Борисович, 2011 год

1. Spence D.E., Kean P.N., Sibbett W. Opt. Lett., 16, 42 (1991)

2. Krausz F., Fermann M.E., Brabec T., Curlet P.F., Hofer M., Ober M.H., Spielmann C., Wintner E., Schmidt A.J., IEEE J.Quantum Electron., 28, 2097 (1992)

3. Udem Th., Holzwarth R., Haensch T.W. Nature, 416, 233 (2002)

4. Knight J.C., Birks T.A., Russell P.St J., Atkin D.M. Opt. Lett., 22, 961(1996)

5. Birks T.A., Wadsworth W.J., Russell P.ST.J Opt Lett., 25 1415(2000)

6. J.-J. Zondy et al, "Theory of self-phase-locked optical parametric oscillators", Phys. Rev. A 63, pp. 023814 (2001)

7. J.-J. Zondy, "Stability of the self-phase locked pump-enhanced singly resonant parametric oscillator, Phys. Rev A67, 03581 (2003)

8. L. Longchambon et al, "Non-linear and quantum optics of a type II OPO containing a birefringent element, Part 2 : bright entangled beams generation" e-print arXiv:quant-ph№ 11123 (2003).

9. A. Douillet, J.-J. Zondy, G. Santarelli, A. Makdissi, A. Clairon, IEEE Trans. Instrum. Meas. 50, p. 548 (2001).

10. S. Schiller, R.L. Byer, J. Opt. Soc. Am. B 10, p. 1696 (1993)

11. P. Lohdahl, M. Saffman, Phys; Rev. A 60, 3251 (1999); M. Bache, P. Lohdal, A.V. Mamaev, M. Marcus, M. Saffman, Phys. Rev. A 65, p. 033811 (2002).

12. K. P. Chung, A. Marcano, J. Opt. Soc. Am. B 5, p. 2524 (1998).

13. P. Coullet, K. Emilsson, Physica D 61, p. 119 (1992).

14. L. A. Lugiato, C. Oldano, C. Fabre, E. Giacobino, R. J. Horowicz, Nuovo CimentoD 10, p. 959 (1988).

15. C. Ritchy, K. I. Petsas, E. Giacobino, C. Fabre, L. Lugiato, J. Opt. Soc. Am. B 12, 456 (1995).

16. P. Suret, D. Derozier, M. Lefranc, J. Zemmouri, S. Bielawski, Phys; Rev. A 61,p. 021805(2000).

17. A. Douillet, J.-J. Zondy, A. Yelisseyev, L. Isaenko, S. Lobanov, J. Opt. Soc. Am. В 16,p.l481 (1999).

18. S. A. Diddams, L.-S. Ma, J. Ye, J. L. Hall, Opt Lett. 24, 1747 (1999).

19. A. Einstein, B. Podolsky, R. Rozen, Phys. Rev. 47, 777 (1935).

20. M. Vaupel, A. Maitre, C. Fabre, Phys. Rev. Lett. 83, p. 5278 (1999).

21. P. Manneville, Structures dissipatives, Chaos et Turbulece, Ed. Aléa Saclay, Commissariat à l'Energie Atomique (1991).

22. M.C. Croos, P.C. Hohenberg, Pattern formation outside of equilibrium, Rev. Mod. Phys. 65, p. 851-1112(1993).

23. Z.Y. Ou, S .F. Pereira, H.J. Kimble, K.C. Peng, Phys. Rev. Lett. 68, p. 3663 (1992).

24. S. Longhi, Spiral waves in a class of optical parametric oscillators, Phys. Rev. E 63, p.055202 (2001).

25. J.-J. Zondy et all., "Dynamical signatures of self phase-locking in a triply resonant parametric oscillator", Phys. Rev. Let. Vol. 93, Number 4, 2004.

26. J.-J. Zondy and D. Kolker, Franco N.C. Wong, "Dynamical signatures of self phase-locking in a triply resonant parametric oscillator", Phys. Rev. Let. Vol 93, Number 4, 2004.

27. Параметрический осциллятор с конкуренцией двух % (2)нелинейных процессов. Очёвидный динамический признак режима деления частоты Зга—» 2а>, со.

28. J.J. Zondy, С. Bonnin, D. Lupinski, " Second-harmonic generation with monolithic walk-off-compensating periodic structures. I. Theory." JOSA B, vol 20, No 8, August 2003.

29. JJ. Zondy, D. Kolker, C. Bonnin, D. Lupinski, " Second-harmonic generation with monolithic walk-off-compensating periodic structures. II. Experiment." JOSA B, vol 20, No 8, August 2003, p.1695-1707.

30. J.-J. Zondy, A. Douillet, A. Tallet, E. Ressayre, M. Le Berre, Phys. Rev. A 63, 023814 (2001).

31. Д.Б.Колкер , A.K. Дмитриев, А.С.Дычков, Ж.Ж. Зонди, Франко Вонг, "Двухрезонаторный оптический параметрический осциллятор с самосинхронизацией фазы", "Автометрия" т 44, №6, стр 66-75, 2008 год.

32. D. Kolker, А. К. Dmitriyev, P. Gorelik, F. N. С. Wong and J.-J. Zondy, "Self-Phase Locking in 3-to-l Triply and Doubly Resonant Optical Parametric Oscillators", Laser Physics №6 , 2008, p 796-799.

33. Параметрический осциллятор с конкуренцией двух % (2)нелинейных процессов. Очевидный динамический признак режима деления частоты Зсо—> 2ю, ш.

34. P. V. Gorelik, F. N. С. Wong, D. Kolker, and J. -J. Zondy, "Cascaded optical parametric oscillation with a dual-grating periodically poled lithium niobate crystal," Opt. Lett. 31, 2039-2041 (2006).

35. Д.Б.Колкер , A.K. Дмитриев, А.С.Дычков, Ж.Ж. Зонди, Франко Вонг, "Двухрезонаторный оптический параметрический осциллятор с самосинхронизацией фазы", "Автометрия" т 44, №6, стр 66-75, 2008 год.

36. D. Kolker, А. К. Dmitriyev, P. Gorelik, F. N. С. Wong and J.-J. Zondy, "Self-Phase Locking in 3-to-l Triply and Doubly Resonant Optical Parametric Oscillators", Laser Physics №6 , 2008, p 796-799.

37. Bagayev, S.N., Chebotayev, V.P., Klementyev, V.M., andPyltsin, O.I., 1991, Proc. of 10th Int. Conf. on Laser Spectroscopy (Font-Romeu), p. 91.

38. Chebotayev, V.P., Klementyev, V.M., Pyltsin, O.I., and Zakhariash, V.F., 1992, Appl. Phys. B, 54, 98.

39. Diddams, S.A., Jones, D.J., Ma, L.-Sh., et al., 2000, Opt. Lett., 25, 186.

40. G.P. Agrawal, Nonlinear Fiber Optics (Boston: Academic, 1989).

41. N. Tzoar and M. Jain, Phys. Rev. A, 23, 1266 (1981).

42. A.B. Fedotov, A.M. Zheltikov, A.P. Tarasevitch, M.V. Alfimov, A.A. Ivanov, L.A. Golovan., P.K. Kashkarov, A.A. Podshivalov, V.l. Beloglazov, J. Haus, and D. Von der Linde, Quantum Electronic 31, p. 387, 2001.

43. Xu, L., G. Tempea, A. Poppe, M. Lenzner, Ch. Spielmann, F. Krausz, A. Stingl and K. Ferencz, 1997, Appl. Phys. B 65, 151.

44. Xu, L., G. Tempea, A. Poppe, M. Lenzner, Ch. Spielmann, F. Krausz, A. Stingl,and K. Ferencz, 1997, Appl. Phys. B 65, p 151.

45. A. Bauch, H.R. Telle, Rep. Prog. Phys. 65, p 789 (2002)

46. H. Katori, M. Takamoto, V.G. Pal'chikov, V.D. Ovsiannikov, Phys. Rev. Lett. 91, p 173005 (2003)

47. R.W.P. Drever et al., App. Phys. B 31, p 97 (1983)

48. A. Quessada et al., J. Opt. B: Quant. Semiclass. Opt. 5, S150 (2003)

49. I. Courtillot et al., Opt. Lett. 28, p 468 (2003)

50. J.L. Hall, C.J. Bordre, Appl. Phys. Lett. 29, p 788 (1976)

51. J. Ishikawa, F. Riehle, J. Helmcke, Ch.J. Bordre, Phys. Rev. A 49, p 4794 (1994)

52. P. Lemonde et al., in Proc. of Frequency Control Symposium (IEEE, Pasadena, 1998)

53. G. Ferrari et al., Phys. Rev. Lett. 91, p 243002 (2003)

54. G. zu Putlitz, Z. Phys. 175, p 543 (1963)

55. F. Buchinger, R. Corriveau, E.B. Ramsay, Phys. Rev. C 32, p 2058 (1985)

56. A.A. Celikov, A.M. Akulshin, V.L. Velichanski, A.S. Zibrov, Laser Phys. 5, p 739 (1995)

57. C.W. Bauschlicher, S.R. Langhoff, H. Patridge, J. Phys. B 18, p 1523 (1985)

58. I. Sobelman, Atomic spectra and radiative transitions (Springer-Verlag, 1979)

59. P. T. Nee "Optical Frequency Division via Periodically-Poled-LiNbO 3 -Based Nonlinear Optics", MIT, (1999).

60. J. J. Zondy, A. Douillet, Physical Review A, 63, 023814 (2001).

61. J. J. Zondy, Physical Review A, 67, 035801 (2003).

62. J. J. Zondy, D. Kolker, N. C. Wong, Physical Review Letters, 93, 043902 (2004).

63. A. Yariv, Optical Electronics in Modern Communications, Oxford University Press, New York, NY, (1997) pp. 273-282

64. M. L. Bortz, M. L. Arbore, M. M. Fejer, Optics Letters, 20, 49 (1995)

65. M. M. Fejer, G. A. Magel, D. H. Jundt, R. L. Byer, IEEE Journal of Qunatum Electronics, 28, 2631 (1992).

66. L. E. Myers, et al, Journal of Optical Society of America B, 12, 2101 (1995).

67. M. Yamada, N. Nada, M. Saitoh, K Watanabe, Applied Physics Letters, 62, 435 (1993).

68. W. K. Burns, W. McElhanon, L. Goldberg, Photonics Technology Letters, 6, 252 (1994).

69. D. H. Jundt, Optics Letters, 22, 1553 (1997).

70. R. Graham, H. Haken Zeitschrift fur Physik, 210, 276 (1968).

71. D. Lee, N. C. Wong, Journal of Optical Society of America, 10, 1659 (1993).

72. E. J. Mason, N. C. Wong, Optics Letters, 23, 1733 (1998).

73. N. C. Wong, Physical Review A, 45, 3176 (1992).

74. A. E. Siegman, Lasers. University Science Books, Sausalito, CA., 1986

75. M. Vaidyanathan, R. C. Eckardt, V. Dominic, L. E. Myers, T. P. Grayson, Optics Express, 1, 49 (1997).

76. R. C. Eckardt, C. D. Nabors, W. J. Kozlovsky, R. L. Byer, Journal of Optical Society of America B, 8, 646 (1991).

77. I. Shoji, T. Kondo, A. Kitamoto, M. Shirane, R. Ito, Journal of the Optical Society of America B, 14, 2268 (1997).

78. V. D. Volosov, and A. G. Kalintsev, Optimum optical second-harmonic generation in tandem crystals, Sov. Tech. Phys. Lett. 2, pp 373-375 (1976).

79. L. K. Samantha, T. Yanagawa, and Y. Yamamoto, Technique for enhanced second harmonic output power, Opt. Commun. 76, pp250-252 (1993).

80. J.-J. Zondy, M. Abed, and S. Khodja, Twin-crystal walkoff-compensated type-II secondharmonic generation: Single-pass and cavity-enhanced experiments in KTP, J. Opt. Soc. Am. B 11, pp 2368-2379 (1994).

81. J.-J. Zondy, Experimental investigation of single and twin AgGaSel crystals for cw 10.2 fxm SHG, Opt. Commun. 119, pp 320-326 (1995).

82. K. Stoll, J.-J. Zondy, and O. Acef, Fourth-harmonic generation of a continuous-wave COO. laser by use of an AgGaSe2/ZnGeP2 doubly resonant device, Opt. Lett. 22, ppl302- 1304(1997).

83. D. J. Armstrong, W. J. Alford, T. D. Raymond, and A. V. Smith, Parametric amplification and oscillation with walkoff-compensating crystals, J. Opt. Soc. Am. B 14,/?/? 460-474 (1997).

84. E. Roiss'e, E. Louradour, O. Gay, V. Couderc, A. Barth'el'emy, Walk-off and phasecompensated resonantly enhancedfrequency-doubling ofpicosecond pulses using type-II nonlinear crystals, Appl. Phys. B 69, pp 25-27 (1999).

85. T. Kaing, J.-J. Zondy, A. P. Yelisseyev, S. I. Lobanov, and L. Isaenko, Improving the power and spectral performance of a 27-33 Thz AgGaSl difference-frequency spectrometer, IEEE Trans. Instrum. & Meas. 48, pp 592-595 (1999).

86. R. B. Andreev, K. V. Vetrov, V. D. Volosov, and A. G. Kalimtsev, Three-wave parametric processes in multicrystal nonlinear frequency converters, Opt. Spectrosc. 65, pp 90-93 (1988).

87. M. Brown, Increased spectral bandwidths in nonlinear conversion processes by use of multicrystal designs, Opt. Lett. 23, pp 1591-1593 (1998).

88. A. V. Smith, D. J. Armstrong andW. J. Alford, Increased acceptance bandwidths in optical frequency conversion by use of multiple walk-off-compensating nonlinear crystals, J. Opt. Soc. Am. B 15,pp 122-141 (1998).1. Содержание работы