zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences10.47612/0514-7506-2023-90-2-135-142zhps-1256Research ArticleЛАЗЕРЫ И ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНИКАLASERS AND LASER TECHNOLOGYИмпульсный параметрический генератор на основе кристаллов KТР с трехзеркальным кольцевым резонатором: численное моделированиеPulsed Parametric Oscillator Based on KTP Crystals with a Three-Mirrors Ring Cavity: Numerical SimulationДашкевичВ. И.DashkevichV. I.

Минск

Minsk

ТимофееваГ. И.TimofeevaG. I.

Минск

Minsk

ОрловичВ. А.OrlovichV. A.

Минск

Minsk

v.orlovich@ifanbel.bas-net.byАпанасевичП. А.ApanasevichP. A.

Минск

Minsk

БатайЛ. Е.BatayL. E.

Минск

Minsk

ЧулковР. В.ChulkovR. V.

Минск

Minsk

Институт физики НАН БеларусиB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus202323032023902135142Copyright © Дашкевич В.И., Тимофеева Г.И., Орлович В.А., Апанасевич П.А., Батай Л.Е., Чулков Р.В., 20232023Дашкевич В.И., Тимофеева Г.И., Орлович В.А., Апанасевич П.А., Батай Л.Е., Чулков Р.В.Dashkevich V.I., Timofeeva G.I., Orlovich V.A., Apanasevich P.A., Batay L.E., Chulkov R.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1256

Разработана численная модель импульсной параметрической генерации в кольцевом трехзеркальном параметрическом генераторе света (ПГС) на кристаллах KTiOPO4 (KТР). Модель включает в себя решение системы связанных укороченных уравнений, описывающих параметрическую генерацию в кольцевом резонаторе, частично заполненном тремя кристаллами, с использованием граничных условий для амплитуд полей и начальных условий, соответствующих уровню квантовых шумов. Показано, что для условий, реализуемых в экспериментах, численная модель удовлетворительно количественно описывает энергетические, временные и пространственные характеристики импульсов излучения сигнальной волны и их зависимость от энергии импульсов излучения накачки и параметров резонатора ПГС. На основе анализа результатов численного моделирования сформулированы условия, обеспечивающие получение эффективной (к.п.д.  >40 %) генерации мощных импульсов излучения сигнальной волны без разрушения кристаллов KТР.

 

A numerical model of pulsed parametric generation in a ring three-mirror optical parametric oscillator (OPO) based on KTiOPO4 (KTP) crystals has been developed. It involves solving a system of coupled truncated equations describing parametric generation in a ring resonator with three crystals using boundary conditions for the field amplitudes and initial conditions corresponding to the level of quantum noise. It is shown that for the conditions implemented in the experiments, the numerical model satisfactorily quantitatively describes the energy, temporal, and spatial characteristics of pulses of the signal wave radiation and their dependence on the energy of pump radiation pulses and parameters of the OPO resonator. Based on the analysis of the results of numerical simulation, conditions are formulated that ensure efficient (efficiency >40%) generation of high-power pulses of signal wave radiation without destruction of KTP crystals.

импульсная параметрическая генерациябезопасное для глаз излучениекольцевой параметрический генератор светакристалл KТРчисленное моделированиеpulsed parametric generationeye-safe radiationring optical parametric oscillatorKTP crystalnumerical simulationРабота выполнена в рамках задания 1.2 государственной программы научных исследований “Фотоника и электроника для инноваций” при финансовой поддержке НАН Беларуси.ReferencesN. P. Barnes. SPIE, 663 (1986), doi: 10.1117/12.938648N. P. Barnes. SPIE, 663 (1986), doi: 10.1117/12.938648L. G. Holmer, G. Rustad, M. W. Haakestad. Appl. Opt., 57, N 23 (2018) 6760—6767L. G. Holmer, G. Rustad, M. W. Haakestad. Appl. Opt., 57, N 23 (2018) 6760—6767Н. Б. Горбунова, В. С. Улащик, Л. Е. Батай, А. И. Водчиц, В. А. Орлович. Докл. НАН Беларуси, 54, № 1 (2010) 94—97Н. Б. Горбунова, В. С. Улащик, Л. Е. Батай, А. И. Водчиц, В. А. Орлович. Докл. НАН Беларуси, 54, № 1 (2010) 94—97М. Богданович, А. Григорьев, К. Ланцов, К. Лепченков, А. Рябцев, Г. Рябцев, В. Титовец, М. Щемелев. Фотоника, 55 (2016) 58—64М. Богданович, А. Григорьев, К. Ланцов, К. Лепченков, А. Рябцев, Г. Рябцев, В. Титовец, М. Щемелев. Фотоника, 55 (2016) 58—64Б. И. Степанов, П. А. Апанасевич. Журн. прикл. спектр., 2, № 1 (1965) 37—44Б. И. Степанов, П. А. Апанасевич. Журн. прикл. спектр., 2, № 1 (1965) 37—44P. A. Apanasevich, D. E. Gakhovich, A. S. Grabtchikov, V. A. Orlovich. J. Modern Opt., 38, N 1 (1991) 151—159P. A. Apanasevich, D. E. Gakhovich, A. S. Grabtchikov, V. A. Orlovich. J. Modern Opt., 38, N 1 (1991) 151—159M. Kaskow, L. Gorajev, W. Zendzian, J. Jabczynskii. Opto-Electron. Rev., 26 (2018) 188—193M. Kaskow, L. Gorajev, W. Zendzian, J. Jabczynskii. Opto-Electron. Rev., 26 (2018) 188—193J. E. Nettleton, B. W. Schilling, D. N. Barr, J. S. Lei. Appl. Opt., 39, N 15 (2000) 2428—2432J. E. Nettleton, B. W. Schilling, D. N. Barr, J. S. Lei. Appl. Opt., 39, N 15 (2000) 2428—2432В. И. Дашкевич, А. И. Водчиц, В. А. Орлович, Н. С. Казак, В. К. Павленко, В. И. Покрышкин, И. П. Петрович, В. В. Руховец. Журн. прикл. спектр., 73, № 4 (2006) 535—543 [V. I. Dashkevich, A. I. Vodchits, V. A. Orlovich, N. S. Kazak, V. K. Pavlenko, V. I. Pokryshkin, I. P. Petrovich, V. V. Rukhovets. J. Appl. Spectr., 73 (2006) 604—612]В. И. Дашкевич, А. И. Водчиц, В. А. Орлович, Н. С. Казак, В. К. Павленко, В. И. Покрышкин, И. П. Петрович, В. В. Руховец. Журн. прикл. спектр., 73, № 4 (2006) 535—543 [V. I. Dashkevich, A. I. Vodchits, V. A. Orlovich, N. S. Kazak, V. K. Pavlenko, V. I. Pokryshkin, I. P. Petrovich, V. V. Rukhovets. J. Appl. Spectr., 73 (2006) 604—612]В. Л. Наумов, А. М. Онищенко, А. С. Подставкин, А. В. Шестаков. Квант. электрон., 30, № 7 (2000) 632—634В. Л. Наумов, А. М. Онищенко, А. С. Подставкин, А. В. Шестаков. Квант. электрон., 30, № 7 (2000) 632—634А. А. Русак, В. И. Дашкевич, В. А. Орлович, А. П. Шкадаревич. Изв. НАН Беларуси, сер. физ.-мат. наук, 54, № 2 (2018) 210—219А. А. Русак, В. И. Дашкевич, В. А. Орлович, А. П. Шкадаревич. Изв. НАН Беларуси, сер. физ.-мат. наук, 54, № 2 (2018) 210—219В. И. Дашкевич, В. А. Орлович, А. П. Шкадаревич, А. С. Шушпанов. Журн. прикл. спектр., 75 № 4 (2008) 516—523 [V. I. Dashkevich, V. A. Orlovich, A. P. Shkadarevich, A. S. Shushpanov. J. Appl. Spectr., 75 (2008) 539—545]В. И. Дашкевич, В. А. Орлович, А. П. Шкадаревич, А. С. Шушпанов. Журн. прикл. спектр., 75 № 4 (2008) 516—523 [V. I. Dashkevich, V. A. Orlovich, A. P. Shkadarevich, A. S. Shushpanov. J. Appl. Spectr., 75 (2008) 539—545]В. Г. Дмитриев, Л. В. Тарасов. Прикладная нелинейная оптика, Москва, Радио и связь (1982)В. Г. Дмитриев, Л. В. Тарасов. Прикладная нелинейная оптика, Москва, Радио и связь (1982)V. N. Belyi, O. L. Artemenko, V. A. Orlovich, B. B. Sevruk. Proc. SPIE, 3580 (1998) 58—72V. N. Belyi, O. L. Artemenko, V. A. Orlovich, B. B. Sevruk. Proc. SPIE, 3580 (1998) 58—72И. Р. Шен. Принципы нелинейной оптики, Москва, Наука (1989)И. Р. Шен. Принципы нелинейной оптики, Москва, Наука (1989)Б. Б. Севрук, В. Н. Белый, Д. Е. Гахович, В. А. Орлович. Журн. прикл. спектр., 67, № 1 (2000) 56—60 [B. B. Sevruk, V. N. Belyi, D. E. Gakhovich, V. A. Orlovich. J. Appl. Spectr., 67 (2000) 70—76]Б. Б. Севрук, В. Н. Белый, Д. Е. Гахович, В. А. Орлович. Журн. прикл. спектр., 67, № 1 (2000) 56—60 [B. B. Sevruk, V. N. Belyi, D. E. Gakhovich, V. A. Orlovich. J. Appl. Spectr., 67 (2000) 70—76]П. А. Апанасевич, В. И. Дашкевич, Г. И. Тимофеева. Журн. прикл. спектр., 83, № 2 (2016) 206—210 [P. A. Apanasevich, V. I. Dashkevich, G. I. Timofeeva. J. Appl. Spectr., 83 (2016) 190—193]П. А. Апанасевич, В. И. Дашкевич, Г. И. Тимофеева. Журн. прикл. спектр., 83, № 2 (2016) 206—210 [P. A. Apanasevich, V. I. Dashkevich, G. I. Timofeeva. J. Appl. Spectr., 83 (2016) 190—193]В. И. Дашкевич, А. А. Русак, Г. И. Тимофеева, А. П. Шкадаревич. П. А. Апанасевич, В. А. Орлович. Изв. НАН Беларуси, сер. физ.-мат. наук, 37, № 3 (2021) 374—384В. И. Дашкевич, А. А. Русак, Г. И. Тимофеева, А. П. Шкадаревич. П. А. Апанасевич, В. А. Орлович. Изв. НАН Беларуси, сер. физ.-мат. наук, 37, № 3 (2021) 374—384

The authors declare that there are no conflicts of interest present.