Lazerio šviesos pluoštų trečiosios harmonikos generavimas periodiškai orientuotoje kvadratinio netiesiškumo terpėje

Abstract

Darbe pristatomas skaitinis lazerio šviesos pluoštų trečiosios harmonikos generavimo periodiškai orientuotoje kvadratinio netiesiškumo terpėje tyrimas. Darbo tikslas buvo skaitmeniškai ištirti THG periodiškai moduliuotoje kvadratinio netiesiškumo terpėje ypatybes, kaupinant kolimuotais, difraguojančiais ir fokusuojamais Gauso pluoštais. Šiam tikslui įgyvendinti buvo sukurtas skaitinis THG procesą aprašančių lygčių sprendimo algoritmas ir jį realizuojanti programa. Analizuojama netiesinės terpės orientacijos veikimo periodo, pirmos harmonikos pluošto maksimalaus intensyvumo terpės įėjime, pradinio pločio bei fokusavimo lęšiu įtaka TH generacijos dinamikai terpėje ir maksimaliam efektyvumui bei TH pluošto kokybės parametrui M2. Parodoma, kad pluoštų difrakcija gali pastebimai padidinti TH generacijos maksimalų efektyvumą, lyginant su generacijos efektyvumu plokščioms bangoms, dėl visų trijų harmonikų pluoštų abipusio fokusavimosi reiškinio. Darbą sudaro keturi skyriai: pirmame skyrelyje aprašytas tobulasis fazinis sinchronizmas vykstantis kvadratinio netiesiškumo terpėje, kvazifazinis sinchronizmas ir periodiškai orientuotos terpės. Antrame skyriuje apžvelgta THG kolineariu, ir nekolineariu atvejais, bei įvairių orientavimo tipų gardelėse. Trečiame skyrelyje pateikiamos THG proceso periodiškai kintamo ženklo terpėje bedimensinės lygtys, skaitinio metodo aprašymas. Paskutiniajame skyrelyje pateikiami skaitinio modeliavimo rezultatai ir jų analizė, bei cituojamos literatūros sąrašas.

In this work, numerical investigation of laser beam third harmonic generation in a periodically poled medium with quadratic nonlinearity is presented. The purpose of this work was to numerically investigate properties of THG in a periodically poled medium with quadratic nonlinearity pumped with collimated, diffracted and focused Gauss beams. In order to achieve this purpose, numerical algorithm for the solution of the equations describing THG process and computer program implementing it were created. Influence of duty factor, input intensity of first harmonic beam, initial width and TH quality factor M2 is analyzed. Analysis showed that weak diffraction of beams can considerably increase maximal efficiency of THG compared to efficiency in the plane waves case. This work is composed of four chapters: there are perfect phase matching, taking place in quadratic nonlinearity medium, quasi-phase-matching and periodically poled mediums described in the first chapter. In the second chapter THG is reviewed in collinear and non-collinear cases in gratings of different types of poling. There are non-dimensional equations of THG process in a medium with periodically reversed sign and description of numerical method presented in the third chapter. In the last chapter, results of numerical modeling and its analysis are presented, as well as list of cited literature.