Особенности генерации второй гармоники интенсивных коротких лазерных импульсов в кристаллах с регулярной доменной структурой в условиях самовоздействия, нестационарности и синхронизма групповых скоростей

Численно исследован процесс удвоения частоты первого типа взаимодействия (оо-е) интенсивных коротких лазерных импульсов в кристаллах с регулярной доменной структурой. Проанализированы влияния дисперсии групповой скорости среды до третьего порядка и кубической нелинейности керровского типа на процесс формирования импульса второй гармоники. Рассмотрен случай, когда одновременно выполняются условие фазового квазисинхронизма и синхронизм групповых скоростей. Показано, что в этом случае незначительное изменение размера доменов относительно точного значения, обеспечивающего условие квазисинхронизма, приводит к значительному увеличению эффективности (почти в два раза) генерации второй гармоники. Как показывают расчеты, последнее обусловлено взаимной компенсацией фазовых сдвигов, вызванных кубической нелинейностью керровского типа, дисперсии среды и добавочным значением волнового числа нелинейной решетки. В качестве периодически поляризованного кристалла выбран ниобат лития с 5 % добавкой оксида магния (5 % MgO:LiNbO₃), в котором можно создать условия квазисинхронизма и синхронизма групповых скоростей при определенной длине волны основного излучения (~1560 нм).

1. D. S. Hum, M. M. Fejer. Comptes Rendus Phys., 8, N 2 (2007) 180—198

2. J. A. Armstrong, N. Bloembergen, J. Ducuing, P. S. Pershan. Phys. Rev., 127, N 6 (1962) 1918—1939

3. А. С. Чиркин, В. В. Волков, Г. Д. Лаптев, Е. Ю. Морозов. Квант. электрон., 30, № 10 (2000) 847—858

4. Л. И. Исаенко, А. П. Елисеев, Д. Б. Колкер, В. Н. Веденяпин, С. А. Журков, Е. Ю. Ерушин, Н. Ю. Костюкова, А. А. Бойко, В. Я. Шур, А. Р. Ахматханов, М. А. Чувакова. Квант. электрон., 50, № 8 (2020) 788—792

5. Д. Б. Колкер, И. В. Шерстов, Н. Ю. Костюкова, А. А. Бойко, Е. Ю. Ерушин, Б. Н. Нюшков. Квант. электрон., 49, № 2 (2019) 191—194

6. U. K. Sapaev, I. A. Kulagin, T. Usmanov, G. Assanto. Russ. J. Laser Res., 32, N 1 (2011) 41—46

7. X. Zeng, S. Ashihara, N. Fujioka, T. Shimura, K. Kuroda. Opt. Express, 14, N 20 (2006) 9358—9370

8. X. Zeng, S. Ashihara, Z. Wang, T. Wang, Y. Chen, M. Cha. Opt. Express, 17, N 19 (2009) 16877—16884

9. J. Zhang, Y. Chen, F. Lu, W. Lu, W. Dang, X. Chen, Y. Xia. Appl. Opt., 46, N 32 (2007) 7792—7796

10. J. Zhang, Y. Chen, F. Lu, X. Chen. Opt. Express, 16, N 10 (2008) 6957—6962

11. A. Tehranchi, R. Kashyap. Opt. Express, 16, N 23 (2008) 18970—18975

12. N. E. Yu, J. H. Ro, M. Cha. Opt. Lett., 27, N 12 (2002) 1046—1048

13. G. Li, Y. Cui. Opt. Express, 25, N 230 (2017) 29225—29232

14. С. А. Ахманов, В. А. Выслоух, А. С. Чиркин. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов, Москва, Наука (1988) 20—21

15. Г. Агравал. Нелинейная волоконная оптика, Москва, Мир (1996) 49—51

16. В. Г. Дмитриев, Л. В. Тарасов. Прикладная нелинейная оптика, Москва, Физматлит (2004) 184—185

17. I. Shoji, T. Kondo, A. Kitamoto, M. Shirane, R. Ito. J. Opt. Soc. Am. B, 14, N 9 (1997) 2268—2294

18. O. Gayer, G. Z. Sacks, E. Galun, A. Arie. Appl. Phys. B, 91, N 9 (2008) 343—348