HU230314B1 - Optikai eszköz szélessávú nemlineáris optikai folyamatokhoz - Google Patents
Optikai eszköz szélessávú nemlineáris optikai folyamatokhoz Download PDFInfo
- Publication number
- HU230314B1 HU230314B1 HU1000179A HUP1000179A HU230314B1 HU 230314 B1 HU230314 B1 HU 230314B1 HU 1000179 A HU1000179 A HU 1000179A HU P1000179 A HUP1000179 A HU P1000179A HU 230314 B1 HU230314 B1 HU 230314B1
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- optical
- angular
- nonlinear
- medium
- optical device
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 93
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 18
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 13
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 3
- XBJJRSFLZVLCSE-UHFFFAOYSA-N barium(2+);diborate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[Ba+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] XBJJRSFLZVLCSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HVYWMOMLDIMFJA-VEIPTCAHSA-N (3r,8s,9s,10r,13r,14s,17r)-10,13-dimethyl-17-[(2r)-6-methylheptan-2-yl]-2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-dodecahydro-1h-cyclopenta[a]phenanthren-3-ol Chemical class C1C=C2C[C@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-VEIPTCAHSA-N 0.000 claims 1
- DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-K Arsenate3- Chemical compound [O-][As]([O-])([O-])=O DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 102000004160 Phosphoric Monoester Hydrolases Human genes 0.000 claims 1
- 108090000608 Phosphoric Monoester Hydrolases Proteins 0.000 claims 1
- 229940000489 arsenate Drugs 0.000 claims 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims 1
- 239000012216 imaging agent Substances 0.000 claims 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 12
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- RIUWBIIVUYSTCN-UHFFFAOYSA-N trilithium borate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]B([O-])[O-] RIUWBIIVUYSTCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000208060 Lawsonia inermis Species 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 206010036790 Productive cough Diseases 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 210000003802 sputum Anatomy 0.000 description 1
- 208000024794 sputum Diseases 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3544—Particular phase matching techniques
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
- G02F2201/30—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
- G02F2201/30—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating
- G02F2201/305—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating diffraction grating
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
Optikai eszköz szélessávú nemlineáris optikai folvamátoknoz
A találmány szélessávú nemlineáris optikai folyamatok végrehajtására szolgáló optikai eszközhöz, valamint eljáráshoz kapcsolódik. Speciálisan, a jelen találmány tárgya -szélessávú optikái paramoffíküs erősítést vagy frekvencia5- konverziót. Iehetővé: tevő optikát eszkoz akromaílkas fázisiílesztésseí, különösen koherens fényt kibocsátó fényforrásokkal való együttes használatra, továbbá eljárás az emihatt folyamatok végzésére.
Nemlineáris optikái folyamatok végrehajtására., különös tekintette! négy sávszélességű vagy hangolható koherens fényforrások fényének koherens erősítő tésére vagy frekvencia-konverziójára nemlineáris válasszal rendelkező közegek használhatók, Az erősítés vagy frekvencia-konverzió sávszélességének elegendően nagynak kell lennie a kívánt sávszélességű' vagy hangolási tartományú kimenet biztosításához, A sávszélességet számos· nemlineáris optikái folyamatnál tezisrlieszlési teltétel határozza meg, amely az. alkalmazott nemlineáris' közeg tőid résmufatójénak diszperzióiétól (nnílémhosszíüggéséíöh, valamint a nemlineáris kölcsön hatásban résztvevő spektrélls komponensek .{azok hnilámvekioral által meghatározott) haladási Irányától függ, Bizonyos esetekben a nemlineáris közeg törésmutató-diszperziója alfa! limitált sávszélesség nemkelilneárls geometria és/vagy szógdiszperziö alkalmazásával jelentősen növelhető.
Közismert, hogy a nemlineáris opt-kei folyamatokban a koicsenham nyalábok közül egynek vagy többnek megfelelő szögdiszperzsőt adva a nemlineáris optikai folyamai sávszélessége sok esetben lényegesen megnövelhető. A szögdmzperzlö azonban a nyaláb elkerülhetetlen térbek szétterülésével jár együtt, vagyis az eredetileg koliimált nyaláb széttartóvá válik. Ez. gyakorlati szempontból többnyi2§ re előnytelen és kerülendő: mivel a megnövekedő fokmérőt miatt az már kis terjedési távolságokon is pl e nyaláb Intenzitásának csökkenését eredményezi vagy az elliptikus nyslábkereaztmeiszet következtében a nyaláb tékaszáihátóságát rontja. Ennek megfelelően a szétterülés kiküszöbölésére a szögdlszperzlöt létrehozó (vagy másként szögriiszpemlv) elem és a nemlineáris közeg közé megfelelő leképező optikái iktatnák, be, -amely az előbbi kilépő felületéi az utóbbi belépő felületére- képezi te.
Ilyen megoldási, tárgyal frekvencia-kétszerezés esetére pl, G. Szabó et ivó „Broadbend írequency doubier fór terntoseoond pulsos1' o. fAppk Pbys, Bőd (199ö) 51-54. oldalak) közleménye vagy optikai pamroetdkus erősítéshez kapcsolódóan az US-$,?41,388- 82 számú (dovanavlc ef a/.) USA-beü szabadalom, ahol az említett leképező optikaként rendre optikai lenesét., Illetve lencsékből átlő teleszkópot használnak.
Nagy intenzcású rendszerekben az ilyen Sekepezö optikák csak korlátozottan használhatók. Ennek oka egyrészt a nyaláb minősegének romlása a lencsék anyagán való áthaladás során, másrészt pedig a szélessávú fény (pl. ultrarövid fényimpülzusok) esetében a leképezés kromatikus hibája, valamint az ennek következményeként jelentkező nyalabtorzolás, Továbbmenve, a nagyteljesítményű lézerrendszerekben az optikai komponensek roncsolódásának elkerülésére nagy nyalábmérotek használata szükséges. Ekkor az alkalmazott leképző optika leképezési hibái még nagyobbá válnak és jelentősen korlátozhatják a hasznos nyalábméretet,
A Cbl-1,400,48? számó (Xu Zuyuan ót a/.) kínai szabadalmi Irat nemlineáris ónkkal kristály belépő-, illetve kilépöfelüieién kialakított diffrakciós rácsot tartalmazó elrendezést ismertet monokromatikus, azaz egyetlen spektrélis komponenst tartalmazó lézerfény nemlineáris optikai kristályba történő bejuttatására, olyan esetben amikor ez. közvetlen becsatolás mellett nem valósítható merj úgy, hogy a lézerfény a kristályban a l'ázlsliieszfés irányában terjedjen.
A G8-2,343,964 számú brit szabadalmi Irat, többek között, a szélessávú tázlsiliesztés problémáiéra olyan megoldásokat szolgáltat, amelyeknél a nemlineáris optikai közeg diszperziójának, vagyis a közeget alkotó anyag optikát törésmutatójártak a frekvenciafüggéséi használják ki. A tekintett irat hordozóra felvitt eltérő anyagi minőségű rétegekből kialakított, továbbá az egyes rétegek megfelelő kezeléseknek (úgymint példáéi nedves maratás, lonnyalábos maratás, stb.) történő alávetésével nyert rétegrendszereket tárgyal, A tekintett brit szabadalmi Iratból a
LINbÜA kristályok nomiineéPs optikai közegként való használhatósága szintén rrsegisrnerhető.
A fentiek, fényében a jelen találmánnyal célunk olyan, szélessávú nemlineáris optikai folyamatok végrehajtására szolgáló optikai eszköz, valamint .eljárás ü magva sós hása, amelyek a nagyobb sávszélesség elérésére lehetővé taszik a szögéiszperzlö kihasználását, azonban mentesek a leképező optika alkalmazásának hátrányaitól· Közelebbről tekintve, a találmánnyal célunk olyan szélessávú és/vagy hangolható optikai parametrikus erősítést vagy frekvencia-konverziói biztosító kompakt optika; eszköz és eljárás megvalósítása, amelyek a sávszélesség növelés® céljából kihasználják a szögdíszperzié jelenségét, azonban nem rendel· keznek a leképező optika alkalmazásának fonti hátrányaival·
A találmány szerinti megoldásoknak köszönhetően az eddigieknél komnaktabb szélessávú erősítők vagy frekvenola-konverterek építhetők, amelyek különösen előnyösen például koherens fényt kibocsátó fényforrásokkal (pl. lézenö Oszcillátorok} egyölt használhatók.
A szélessávú nemlineáris optikai folyamatok végrehajtására szolgáló kompakt optikai eszköz magva iösltására Irányuló célkitűzést az 1. igénypont szerinti optikát eszköz kidolgozásával értük el. A találmány szerinti optikát eszköz előnyős példaként; kivitel; elekjeit e 2-8. igénypontok határozzák meg. A szelessávú nemth
P neárts: optikai folyamatok végrehajtására szolgáló eljárás kidolgozására. Irányuló célkitűzést a 8. Igénypont szerinti eljárással értük et.. A találmány szerinti eljárás tehetséges további, előnyös példaként; változatait a 10-13, Igénypontok határozzák meg,
A találmány szerint; megoldásokat a továbbiakban előnyös példaként; klv;5 tel; alakok kapcsán e mellékeit rajzra történő hivatkozással ismertetlek részletesen, ahol az ~ 1, ábra a találmány szerint; optika; eszköz egy olyan kivitel; alakiénak sematikus elv; rajza, amely bemeneti oldalén azögdlszperziv elemet éa optika; csatolást biztosító etemmel mndetkezik: a
- 2:. ábra a találmány szerinti optikai eszköz egy olyan másik kiviteti diákjának .sematikus elvi rajza, amely bemeneti oldalán szögdiszperzlv elemmel, kimeneti oldalán pedig szögdiszperztőt kompenzáló tulajdonságú. elemmel van ellátva: a
- 3. ébre a találmány szenntl optikai eszköz egy olyan további kiviteli alakjának 5 sematikus elvi rajza, amelynél a bemeneti oldalon levő szögöiszperziv elemet megfelelő optikai tutajdenságokkai bíró fedöközeg borítja; és a
- 4. ábra a találmány szenntl optikai eszköz 1, ábrán szemléltetett egyik olyan példakéntl kiviteli alakjának optikai parametrikus erősítésére vonatkozó számított erősítés! görbéket ábrázol eltérő szőgdiszperziök (szaggatott görbe: jel szögbisz10 perelő nélkül: folytonos görbe: I öö mrad/pm lel szögdlszperziövai) mellett megvalósított becsatolásra 1,064 pm-ea pumpáló hullámhossz és 1,5 pm: körüli jei hullámhossz mellett (extraordinárius polahzáciöjú pumpa, ordinárlus (el és kitér fázisillesztéssel), t -- 5 kristályhosszat, továbbá « ~ 3,4* szögű pumpa és (et közéé ti oemkoiíinearis: erősítés! geometriát tekintve, amely nerniineáns optikai közegként lő speciálisan LIHbOa kristályt tartalmaz,
A kdvolköz&bsn a találmány szerinti kompakt optikai eszköz néhány lehetséges példaként! kiviteli: alakiét Ismertetjük részletesen az 1-3, ábrák alepjan,
A találmány szerinti: 100 optikai eszköz belépő 107a és kilépő lörb felületekkel rendelkező 107' nemlineáris közeget, valamint a belépő 107a féíüléfíe! íöő optikai: kontaktuson: keresztül optikai csatolásban lévő löd szögdiszperzlv elemet foglal magában. A iöö optikai eszközben a 1Ö5 szögdiszperzlv elem közbeiktatott leképező optika nélkül, a löd optikai kontaktustól eltekintve közvetlenül kaposoiöösk a 107 nemlineáris közeghez. A 105 szögdiszperzlv elemet például diffrakción alapúié elemiek} (célszerűen optikai rács(ok)) vagy reírakoión alapúié elem(ek) mélázómén pnzma/pnzmák) vagy ezek kombinációja (például diffrakciós ráccsal kombinált prizma, azaz un. gnsm) képezl(k). A 105 optika! kontaktust például rövid, vákuumban: vagy levegőben megtett üt vagy dielektrikum (pl, üveg vagy ragasztóanyag)., vagy különböző dielektrikumok kompozíciója (pl, optikai vékonyrétegek), vagy ezek kőmbmáciöja képezheti. Alkalmazása esetén a 108 optikai kontaktus úgy kerül megvátasztásra/klelakltásra, begy a szőgdiszperziéval rendelkező nyaláb álla! a 106 optikai kontaktuson velő áthaladás során megtett út elegendően rövid: legyen ahhoz,: hogy a 108 -optikai kontaktus által kifejtett esetleges további nyaiábtágltó hatás-az- adott alkalmazás szempontjából elhanyagolható tegyen.
Egy tehetséges másik kiviteli alaknál a 105 szögdíszperzfv alom közvetlenül a 15? nemlineáris közeg íeiütetén/feiütetében van kiképezve; ebben az esetben a
108 optika! kontaktus elmarad Egy lehetséges .még további kiviteli alaknál a 155 szögdiszperziv elem; megában a 157 nemhneáns közegben von kiképezve, a nyalábterjedés irányában a belépő 1Ö?a felülettel meghatározott mélységben; a 105 optikai kontaktusra ilyen esetben sincsen szükség..
A 105 eptlkai; eszköz nemlineáris optikai folyamatok lefolytatáséra szolgál.
Az. alábbiakban a találmány szerinti 105 optikai eszköz működését Ismertetjük tömören. nemlineáris optikai folyamatként speciálisan optikai parametrikus erősítést és/vagy frekvenoiakonverzlőt tekintve,
A 105 optikai eszközbe a belépő lö/'e tételétén keresztül becsatolásra kerülő bemenő 102 jeteí szélessávú és/vagy hangolható 101 ml sugárforrás áiktja elé. A 102 jelnek a 158 optikai kontaktuson keresztül a 10? nemlineáris közegbe történő becsatolása során a 155 szögötezperzlv elem a 152 jelbe megfelelő nagyságú szögdiszperziói visz bele. A 107 nemlineáris közegben haladé 10-8 jel leien esetben 100 pumpa forrás által előállított és .a 15? nemlineáris közegbe ugyan·.. X 0. S. \ \ A.fo '•x. X. t. '=» . VA . -X.. '. Oi fo fo kölcsön A 10? nemhneáns közegből az abban lejátszódó nemlineáris optikai kölcsönhatás során erősített és/vegy üfokvenöla-konverfád kimenő 159 jel lép ki a 157 nemlineáris közeg kilépő 107b felületén keresztül.
A találmány szerint- optikai eszköz egy lehetséges másik példaként! kiviteli alakját a 2. ábra mutatja. A 280 optikai eszközbe szélessávú és/vagy hangolható .25 281 jól sugárforrással előállított bemenő 252 jelet csatolunk be. A 252 jelnek a .288 nemlineáris közegbe velő közvetlen becsatolása sorárt a 255 szögdiszperzív elemmel a 202 jel megfelelő nagyságú szögdlszgerziőját váltjuk ki. A 208 nemlineáris közegben haladó .208 jel 253 pumpa forrás által előállított, pumpáié 204 fénynyalábba! (vagy másként pumpa nyalábbal) lép kölcsönhatásba, A .208 nemű30 neáris közegből ez ebben végbemenő nemlineáris optikai kölcsönhatás során erősített és/vagy frekvencla-konvertált kimenő 258 jel lép kt, a tekinted kiviteli etek
-esetében egy, a 206 nemlineáris közeg kitépő felületével optikailag csatolt 207 szögdiszperziőt kompenzáló tulajdonságú etemen keresztül. Ezáltal a kimerte 202 jel szögdiszperziőt már nem tartalmaz. Megjegyezzük, hogy hasonlóén az 1, ábrán Szemléltetett kialakításhoz, a 207 szógdiázperziót kompenzáló tulajdonságú elem a nyaláPtededes Irányában a 205 szögdtszperzív etemet követően ugyancsak klalaklthatő/eíheiyezhetö magában a 203 nemlineáris közegben és/vagy annak kilépő felületén is..
A találmány szerinti optikai eszköz egy lehetséges még további páidakénfí kiviteli alakját a 3. ábra szendéitek. A 300 optikai eszközbe szélessávú és/vagy hangolható 301 jel sugárforrással előállított bemenő 302 jelet csatolunk be. A bemenő 302 jel ezen kivitek ateknai 305 fedöközegen keresztülhaladva ért el a 306 szögdtszperztv elemet. A 305 sz.egdisz.per.ziv etemmel a 302 lei megfelelő nagyságú szögdiszperziöját váltjuk ki a 302 jelnek a 307 nemlineáris közegbe való belépess során, A 367 nemlineáris közegben haladó- 303 jel 303 .pumpa forrás áltat iS előállított pumpáló 304 fénynyatábbal tvagy másként pumpa nyalábbal) hat kőtcsön. A 307 nemlineáris közeget a nemlineáris optikai kölcsönhatás során erősített és/vagy frekvencla-konvertált kimenő 300 jel hagyja el.
Visszatérve az 1. ábrán bemutatott 100 optikai eszközhöz, szélessávú optikai parametrikus erősítés esetén a bemenő 102 jel jellemzően kis energiájú ultra20 rövid fénylmpuizus, A 103 pumpa forrás jellemzően rövid fényimpulzust bocsát ki, melynek. Időtartama jellemzően a femtoszekundumos, plkoszekundumes vagy nanoszekundumos tartományba esik. A 707 nemlineáris közeget például olyan, a fényűiben megfelelő optikai teageiyáilássai elrendezett kettostőrö nemlineáris kristály (speciálisan pl, bárium-borát (SSO), litium-borát (LBÖ), káilum-dlhidrogén25 foszfát (KDP); bebferát-káilom-dlhldrogen-fosziat: (DKDP), kállum-tltank-foszfát: (KTPX káiíum-títanli-arzenái (K7ÁY, tltíum-ntobát (LiNbÖg), vagy -más arra alkalmas anyag) képezi, amelyben a pumpa és a jel központi hullámhosszán fázislliesztés érhető el. Az alkalmazott bullámhosszaktői és a nemlineáris kristály anyagától függőén a íázteütesztés lehet koihneáns vagy nemkolimeáhe, speciálisan az 1. áb30 ráo vázéit optikai eszköznél nemkel kneárls fázisllfesziés kerül megvalósításra, A parametrikus erősítői sávszélességét - a nyalábok Iránya melléit - meghatározza a nemlineáris közeg törésmutatója, A sávszélesség sok esetben jelentősen megnövelhető ázögdtszperzló' alkalmazásával; amint azt a jel nyaláb esetében a már •említet US-6,741,388 B2 számú USÁ-bok szabadalom Ismerteti. Megjegyezzük, hegy ha a pumpa nyaláb kellően szélessávú (pl. femtoszekundumoa tartományba éső Impulzushossz esetén), egyes esetekben a pumpa megfelelő szögőisxperzl5 éjéi is eredményezhet sávszélesség-növekedést. Amint azt ez előzőekben már tárgyaltuk, a szögdmzperztó létrehozására alkalmas eszközöket diffrakción alapuló (pl. optika- rácstok}) vegy rotraketoo alapúié (pl. prizma/pr-zmák) eszközök, vegy ezek kombináció· képezhet-k A szogdiszperzló következtében egy eredetileg koihmáit nyalab széttartóvá vélik, erre a legtöbb alkalmazás szempontjából hátráló nyes, mert pl. a megnövekedőt! fokmérőt miatt lecsökken a nyaláb intenzitása, továbbá a fokuszálhatöságot rontja az elliptikus nyalábkeresztmetszat. Ezen problémák kikuszöboiesere alkalmazták korábban az olyan leképező optikát, amely a szögdlszperziv elem kimenetét, a nemlineáris kristály bemenetére képezte ie. A leképezési n;Pák azonban nyalábtorzulásokhoz vezettek, amelyek korlátozták a kilő használható nyaiábméretet Ezen korlátozás különösen nagy teljesítményű rendszerekben volt jelentős.
A találmány szerinti optikai eszköz 1„ 2. és 3. ábrák szerinti kiviteli alakjának működése a szélessávú nemlineáris optikai folyamatok egy másik példájához kapcsolódóan az ónkkal parametrikus erősítés tekintett esetéhez hasonlóan Írható
2ú le frekvenclakonverziős folyamatokra Is, ilyenek lehetnek pl. az összeg- és kúiönbságl-frekvencia keltés, ahol a kimenő 1Gb, 205, GöG lel alatt., amint ez: a teröfe,o noo,' e' 4 ' m ' z 'w ' , , mit e ' ilyen folyamatoknál csakúgy, mint optikai parametrikus erősítés esetében rs, gyakori eset, hogy a bemenő nyalábok egyike (jellemzően a 1G4, 2Q4, 304 pumpa nyaláb) keskenysávú, amelynek szögdiszperziója elhanyagolható. Bizonyos esetekben ~ Ilyen lehet pt. a másod- vagy a harmadik harmonikus keltés, az optikai sgysntrányiiáa, stb.mindössze egyetlen bemenő nyaláb van.
A találmány szerinti optikai eszköz kompakt parametrikus erősítő Vagy ffekvencla-konvertáiő eszközök építését teszt tehetővé. Az optikai leképező elemeket (leképező optikát) használó összeállításokkal szemben a találmány szerinti optikai eszköz további előnye, hegy benne nem lépnek fel leképezési hibák. Ennek következtében nagyobb nyalábméretek használhatók, ami a találmány szerinti opíi... 8....
kai eszköz nagyteljésllményö. .iézerreodszerekben való alkalmazásét illetve ilyen rendszerek 'építését teszi lehetővé, A találmány szerinti optikai eszköz emellett önálló fokozatként felhasználható pl, többfokozatú vagy hibrid optikai parametrikus erősítő rendszerekben is (ezek részletei megtalálhatok pl, az US-8,870,864 82, az
US-6.873.454 82, ez US-67Ö1J43 B2. és az 76-6775.063 82 számú USA-beli sze bad a Imák be n).
A találmány szerinti optikai eszköz 'hangolható és/vagy nagytellasliményu es-'vapy mtragyors lézerrendszerekben >s használható Segítségévei pl lézeres eiektrongyorsltáera, anyagvizsgálatra, spektroszkópiára alkalmas fényforrások építhetők. Az ilyen fényforrások további lehetséges hasznosítási területe az orvostudományban a hadrenforápía, amely nagy intenzitású lézerekkel keltett nagyenergiájú ionnyalábökon alapul,
A találmány szennti optikai eszköz lehetővé teszi továbbá olyan nagyteljesítményű lézerrendszerek kifejlesztését, különösen az infravörös hutiámhossztar15 töményben (pl, az 1,5 pm-es hullámhossz környékén),, amelyek Impulzushossza a napjainkban más technikákkal ezen bpliámhossztártományon elérhefokénéi rövidebb. .As: említett hullámhossztartományban az optikai parametrikus erősítő pumpálására hatékony megoldás dióda-pumpáit szilárdtest-lézerek alkalmazása közvetlen módon, azaz a hatásfokot csökkentő Ifekvenclakonverzlő nélkül. Nagytere20 sltményü rendszerekben a nagy nyalábméretek miatt ez optikai parametrikus erősítésre vagy frekvenets-konverzlöra alkalmas kristályok közül csak azok használhatók,. amelyek keilöan nagy méretekben gyárthatók jó optikai minőségben, Ezldálg a közeli Infravörös tartományban, pl, 1,5 prn hullámhossz környékén szélessávú optikai parametrikus erősítésre KTA, Iliéivé KTP kristályokét használtak, 1125 lelve használnak (I. pl. ö, DőMöcke af a/., Advances ín Soíid State Lasers Development and .Applications,. editeö by bt. Grishin, In-Tech, 201 ö o, munkáját). Az említett kristályok azonban jelenleg nem érhetők ei nagy (6-10 cm apertúrájú) méretekben, továbbá viszonylag kis nernltneéds egyútthatökkal .rendelkeznek.
Ezzel szemben a találmány szerinti optikai eszközben előnyösen hasznai30 hatók pl, a viszonylag nagy méretekben 10 cm) Is elérhefo/eiöállitható LtNbCG kristályok, amint azt a 4, ábra mulatja. Eszerint egy t~ 5 mm hosszúságú .LiNbÖs kristállyal pl. 1 pm körök pumpáló hullámhossz és 1,5 nm körüli hullámhosszú lei esetén a KTA/KTR kristályok nemlineáris együtthatóinál jóval nagyobb effektiv nantltnearitású esetben fevtraerőlnárius pofarizáolőlú pumpa, ordihárius jel és lőtér, azaz p(e) -> sín) * l(o) fázisltlesztést használva) kb, 20 nm-es sávszelesség érhető el zérus nagyságú szögdiszpefető mellett (I. 4, ábra szaggatott görbéje). Ugyanakkor a bemenő jel szögdiszperzióját 100 mraó/ptn értékűre emelve az erősítés elérhető sávszélessége tőt) nm fele növelhető, amint azt a 4, ábrán folytonos vonallal teitűnfetett aröskési görbe szemlélteti.
A fentieket figyelembe véve, a találmány szerinti optikai' eszköz és eljárás felhasználásával hatékony, kompakt, nagy teljesítményekre skálázható optikai parametrikus erősítő építhető, nemlineáris optikai közegként UNbO-t kristályt alkalmazva speciálisan például a közeli Infravörös tartományban történő használatra,
Claims (12)
- IGEN''1, Öpftel eszköz szélessávú ?wmlmeáds optikai folyamatokhoz, amelynek belépő és kilépő: felületekkel ellátott nemlineáris optikai közepe, valamint szögdiszperzív eleme van, azzal jellemezve,, hegy a szögdiszperzív elem (105: 205; 306)5 szögdlszperzlön alapuló szélessávú akromatikus fézlsliíesztést biztosító tulajdonságú szögdiszperzív elem. amely a nemlineáris közeggel (107; 206; 307) leképező optika: közbeiktatásától mentes közvetlen optikai csatolásban van.
- 2, Az 1, igénypont szenntl optikai eszköz, azzal ialiamezva, hogy a nemlineáris közeg (208) kilépő felöleiével szélessávú szögőlszperzlöf kompenzáló tola|bonsá10· gú elem (207) van optikai csatolásban.
- 3, A 2, Igénypont szerinti optikai eszköz, azzal jellemezve, begy a szélessávú szőgölszperziét kompenzáló tulajdonságú: elem (207) a nemlineáris közegben (206) vagy annak kilépő felületén van kiképezve.
- 4, Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti optikai eszköz, azzal jellemezve:, hogy IS a szögélszperziv elem (165; 205; 306) a nemlineáris közegben (107; 206; 367) vagy annak belépő felületén (167a) van lőképezve/eirendezve.
- 5, Az 1-4. igénypontok bármelyike szenek optikai eszköz, azzal jellemezve, hogy a szögdiszperzív elem (105; 265;: 366) diffrakción és/vagy refrakclőn alapuló szögőiszperzi v elem,20
- 6. Az 5, Igénypont szerlnfi optikai eszköz, azzal jellemezve, hogy a diffrakción esrvagy refrakciós alapuló szögöiszperziv elemet diffrakciós rács, prizma, dókák· öles ráccsal kombinált prizma fgbsm) legalább egyike képezi,
- 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti optikai eszköz, azzal jellemezve, hogy a nemlineáris közeget (107; 266; 367) a bárium-borát (660), Ifiiem-terat (LBO),25 kállum-dlhiörogén-íöszfát (KÖP), deuteráékáliam-títhiérögén-mszíét (D:K0P), káilurnAltantl-föszfát (KTP), káiiam-tttanli-arzenát (ΚΪΑ), Illlum-Plohát (tlNbOsi) kristályok egyike vagy ezek tetszőleges kembináclfea alkotja.
- 8. Az 1-8., igénypontok bármelyike szerinti optikai eszköz, azzal jellemezve., hegy a nemllineáris közeget (107: 206: 307) LINbOx kristály képezi.0, Eljárás nemlineáris optikái folyamai végrehajtására: nefoilneáös optikai közegben, ahol a nemlineáris közegbe legalább egy koherens íénynyaláböt csatolunk5 be, majd a becsatolt fénynyalábot a nemlineáris közegben nemlineáris. optikai köb csönhatásban nemlineáris optikai folyamatba visszük, azzal jellemezve, hogy a legalább egy fénynyaláb ft04; 204; 304} rnullispektráiís fénynyaláb, továbbá e fénynyalábnak (104;: 204: 304} a nemlineáris közegbe (107: 208·: 307} a nemlineáris optikái folyamat végrehajtásához való szögdiszperzlv becsatolását a legalábbW egy fenynyaláb (104: 204; 304) fázlsliíeszíesi tartományának szőgdtszperzléP alapuló akromatlkus kiterjesztése mellett ás a legalább egy fonynyaláb (104; 204: 304) optika; leképezörenöszeren való átbocsátásátol mentesen végezzük.
- 10. A 0 Igénypebt ézéhnti eljárás, azzal jellemezve, hegy a nemlineáris optikai folyaméiként a fénynyeiábcf alkotó- ultrarövid fényimpoizusok optikai: parametrikus13 erős kését h ajtja k vég re.
- 11. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nemlineáris optikai folyamatként a íenynyaiábot alkaté ultrarövid fonylmpaizusok: frekvencia-konvemlőlát hajtjuk végre,
- 12,. A 3-11, igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a20 szögdiszperzlv becsatolást diffrakción és/vagy refrekeión alapuló szögdiszperzlv elemmel: (105; 200; 308} végezzük,
- 13. A 12. igénypont: szerint; eljárás, azzal lellemezve, hogy a szögdiszperzlv elemet (106; 205: 300} a nemlineáris közegben (107; 206; 307} vagy ennek belépő felületén (107a) képezzük kdrenöezzük el.25 14. Koherens fényforrás, azzal jellemezve, begy az 1-6, Igénypontok bármelyike szerinti: optikai eszköze (Iöö; 200; 300) ven.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU1000179A HU230314B1 (hu) | 2010-04-07 | 2010-04-07 | Optikai eszköz szélessávú nemlineáris optikai folyamatokhoz |
| PCT/HU2011/000031 WO2011124935A2 (en) | 2010-04-07 | 2011-04-07 | Optical device for broadband nonlinear optical processes based on angular dispersion |
| EP11728658.3A EP2556407B1 (en) | 2010-04-07 | 2011-04-07 | Optical device for broadband nonlinear optical processes based on angular dispersion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU1000179A HU230314B1 (hu) | 2010-04-07 | 2010-04-07 | Optikai eszköz szélessávú nemlineáris optikai folyamatokhoz |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU1000179D0 HU1000179D0 (en) | 2010-05-28 |
| HUP1000179A2 HUP1000179A2 (en) | 2011-11-28 |
| HU230314B1 true HU230314B1 (hu) | 2016-01-28 |
Family
ID=89989646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU1000179A HU230314B1 (hu) | 2010-04-07 | 2010-04-07 | Optikai eszköz szélessávú nemlineáris optikai folyamatokhoz |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2556407B1 (hu) |
| HU (1) | HU230314B1 (hu) |
| WO (1) | WO2011124935A2 (hu) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6775053B2 (en) | 2001-04-12 | 2004-08-10 | The Regents Of The University Of California | High gain preamplifier based on optical parametric amplification |
| CN1172411C (zh) * | 2001-04-18 | 2004-10-20 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种非线性光学晶体激光变频耦合器 |
| CN1164966C (zh) * | 2001-08-01 | 2004-09-01 | 中国科学院理化技术研究所 | 非线性光学晶体激光变频光栅耦合器 |
| US6741388B2 (en) * | 2001-12-13 | 2004-05-25 | The Regents Of The University Of California | Coherent white light amplification |
| US6870664B2 (en) | 2001-12-13 | 2005-03-22 | The Regents Of The University Of California | Nondegenerate optical parametric chirped pulse amplifier |
| US6791743B2 (en) | 2001-12-13 | 2004-09-14 | The Regents Of The University Of California | High average power scaling of optical parametric amplification through cascaded difference-frequency generators |
| US6873454B2 (en) | 2001-12-13 | 2005-03-29 | The Regents Of The University Of California | Hybrid chirped pulse amplification system |
| JP3747319B2 (ja) * | 2002-04-09 | 2006-02-22 | 独立行政法人理化学研究所 | テラヘルツ波発生装置とその同調方法 |
-
2010
- 2010-04-07 HU HU1000179A patent/HU230314B1/hu unknown
-
2011
- 2011-04-07 WO PCT/HU2011/000031 patent/WO2011124935A2/en active Application Filing
- 2011-04-07 EP EP11728658.3A patent/EP2556407B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HU1000179D0 (en) | 2010-05-28 |
| WO2011124935A2 (en) | 2011-10-13 |
| EP2556407A2 (en) | 2013-02-13 |
| EP2556407B1 (en) | 2019-07-10 |
| HUP1000179A2 (en) | 2011-11-28 |
| WO2011124935A3 (en) | 2012-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5321718A (en) | Frequency converted laser diode and lens system therefor | |
| US7672342B2 (en) | Method and radiation source for generating pulsed coherent radiation | |
| US3705992A (en) | Broadband tunable raman-effect devices in optical fibers | |
| US8730570B2 (en) | Optical pulse compressing based on chirped fiber bragg gratings for pulse amplification and fiber lasers | |
| US7630418B2 (en) | Laser system for generation of high-power sub-nanosecond pulses with controllable wavelength in 2-15 μm region | |
| DE112004002187B4 (de) | Gepulste Laserquellen | |
| EP1344105B1 (de) | Optischer resonanter frequenzwandler | |
| CN110247290B (zh) | 经由光谱细分从单个激光器腔的双梳生成 | |
| DE112005003025T5 (de) | Modifikationen eines nicht-linearen Kristalls für eine haltbare Hochleistungs-Laserwellenlängen-Umwandlung | |
| DE112012002271T5 (de) | Kompakte optische Frequenzkammsysteme | |
| US10483709B2 (en) | Sub-nanosecond broad spectrum generating laser system | |
| CN104283097A (zh) | 一种780nm的高功率光纤飞秒激光器 | |
| US6870664B2 (en) | Nondegenerate optical parametric chirped pulse amplifier | |
| CN113067239B (zh) | 一种中红外飞秒脉冲激光器 | |
| US7239653B2 (en) | Method and apparatus for generating MID and long IR wavelength radiation | |
| US6775053B2 (en) | High gain preamplifier based on optical parametric amplification | |
| US9448363B2 (en) | Device for compensation of time dispersion applied to the generation of ultrashort light pulses | |
| WO2020245999A1 (ja) | 光源 | |
| US20210384692A1 (en) | Apparatus And Method For Tunable Frequency Parametric Down Conversion Of High Peak Power Lasers Through Dual Chirp Pulse Mixing | |
| US20150316831A1 (en) | Diamond-based supercontinuum generation system | |
| HU230314B1 (hu) | Optikai eszköz szélessávú nemlineáris optikai folyamatokhoz | |
| Silva et al. | Near to mid-IR ultra-broadband third harmonic generation in multilayer graphene: few-cycle pulse measurement using THG dispersion-scan | |
| Ahmad | Development of an optically synchronized seed source for a high-power few-cycle OPCPA system | |
| CN204088868U (zh) | 一种780nm的高功率光纤飞秒激光器 | |
| Cheng et al. | Efficient two-stage dual-beam noncollinear optical parametric amplifier |