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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2671| Fuentes sintonizables utilizando estructuras de dominios ferroeléctricos Tunable light sources based on periodic ferroelectric domain structures. | |
| María de Jesús Orozco Arellanes | |
| Roger Sean Cudney Bueno | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Lásares | |
| Los osciladores ópticos paramétricos (OPO por el acrónimo de optical parametric oscillator) son dispositivos que generan luz coherente sintonizable en intervalos del espectro en donde otro tipo de fuentes no pueden producir radiación con esas características. Un OPO consiste en una fuente de bombeo (generalmente un láser convencional), un cristal no lineal y una cavidad óptica. El proceso mediante el cual se produce la radiación es la generación óptica paramétrica (OPG por el acrónimo de Optical Parametric Generation) en donde el haz de bombeo, de frecuencia ωb, incide en el cristal y genera dentro de él dos haces de frecuencias ωs y ωi llamados señal y acompañante. Estos haces además cumplen con la condición ωb=ωs+ωi. Para hacer eficiente la OPG, se utiliza una técnica llamada cuasiempatamiento de fases. En esta técnica la OPG se produce en un material ferroeléctrico periódicamente polarizado, es decir, un material que posee una polarización (momento dipolar por unidad de volumen) intrínseca y cuya dirección cambia en 180º periódicamente a lo largo del cristal. Cada una de las regiones con periodicidad constante es llamada dominio ferroeléctrico. En OPG con cuasiempatamiento de fases las ondas deben cumplir la condición nbωb=ns ωs+niωi ± 2Л/Λ, donde nb ns son los índices de refracción para las ondas de bombeo, señal y acompañante y Λ? es la periodicidad de los dominios. Para una onda de bombeo dada, la periodicidad Λ determina las frecuencias ωs Y ωi que se generan. Para aplicaciones en espectroscopia se requieren OPO`s con anchos de línea angostos. Una de las técnicas para reducir el ancho de línea es el semillado, el cual consiste en introducir, junto con el haz de bombeo, un haz de frecuencia ωs de baja intensidad pero de ancho de línea angosto. Mediante la mezcla de frecuencias que se da en el cristal, el haz de bombeo transfiere energía al haz semilla y como resultado se obtiene, a la salida del cristal, un haz de frecuencia ωs mucho más intenso que la semilla y con un ancho de línea angosto. La principal desventaja de esta técnica es que el haz semilla tiene la misma frecuencia del haz que se quiere generar, y por lo general se utiliza otro OPO para producirla. Este trabajo consta básicamente de dos objetivos, uno es el diseño y construcción de una fuente coherente sintonizable en el infrarrojo (OPO) y el otro es la implementación de una nueva técnica para reducir el ancho de banda de la señal producida OPG.Se construyeron y caracterizaron dos OPO`s pulsados y sintonizables en el infrarrojo (Capítulo IV). Ambos utilizan como bombeo un haz de 1.064 µm y como medio no líneal un cristal de LiNb03 periódicamente polarizado dentro de una cavidad óptica de espejos planos y alta reflectancia para la señal, diseñados y fabricados en el CICESE. En uno de los OPO`s se utilizó un cristal con Λ =28.5 µm y se obtuvo una señal, sintonizada mediante cambios en la temperatura del cristal, entre 1.452 y 1.468 µm, con una eficiencia de conversión de aproximadamente 5% y con un ancho de línea de 1nm. En el segundo OPO se utilizó un cristal que fué periódicamente polarizado, cortado y pulido en el CICESE. El intervalo de sintonización que se obtuvo para la señal fue entre 1.44 y 1.78 µm. El intervalo de sintonización fue mayor que en el primer OPO porque se utilizaron cinco periodicidades de dominios diferentes, entre 28.3 y 30.9 µm. El ancho de línea de la señal fue de 0.5 nm cuando se utilizó la periodicidad Λ=28.3 µm, y de 4 nm cuando se usó Λ 30.9 µm; con esta periodicidad se midió una eficiencia máxima de conversión de 8%. En la segunda parte del trabajo (Capítulo V) se describe la técnica denominada semillado indirecto, en la que se utiliza un haz de ancho de línea angosto, denominado semilla indirecta, cuya frecuencia es diferente a ωs y está determinada por la mezcla del bombeo con la señal (ωi=ωb+ωs). Para demostrar el efecto de la semilla indirecta sobre la señal se utilizó un cristal con periodicidad Λ =28.5 µm (que produce cuasiempatamiento de fases entre el bombeo la señal y el acompañante) y como semilla un láser depigmento pulsado sintonizable entre 615.8 y 616.0 nm; con condiciones de mezcla de frecuencias entre el bombeo y la semilla se lleva a cabo sin ninguna condición de empatamiento de fases. A pesar de esto se obtuvo una señal sintonizable entre 1.462 y 1.643 µm. En este caso la señal se sintonizo cambiando la longitud de onda de la semilla indirecta. En un segundo experimento, para hacer eficiente el proceso de mezcla de ondas entre el bombeo y la semilla indirecta, se utilizo un cristal con dos periodicidades Λ1=11.5 µm (que produce cuasiempatamiento de fases entre el bombeo, la semilla indirecta y la señal) Λ2=29.9 µm (que produce cuasiempatamiento de fases entre el bombeo, la señal y el acompañante). Como semilla indirecta se usó un laser continuo de HeNe de baja potencia (632.8 nm). En este case se obtuvo una señal a 1.561 µm con ancho de línea de 0.3 nm. El proceso tuvo una eficiencia máxima de conversión de 6%. Uno de los aspectos importantes de esta técnica es que la frecuencia del haz semilla está en el intervalo visible del espectro,por lo que se puede usar un láser convencional como semilla indirecta. Otra de las ventajas de la nueva técnica de semillado indirecto es que los haces semilla y señal se pueden separar fácilmente a la salida del cristal, lo cual es muy atractivo para aplicaciones en espectroscopía. Optical parametric oscillators (OPO) are devices that produce tunable light in a spectral range where other sources cannot. An optical parametric oscillator consists of a pumpsource (usually a conventional laser), a nonlinear crystal and an optical cavity.The radiation is produced by a nonlinear process called optical parametric generation (OPG) where the pump beam, which has an angular frequency @p, interacts with the nonlinear crystal and generates two beamsat frequencies w, and @(signal and idler) which are related by a@=a,+a;. Optical parametric generation can be performed efficiently using quasi-phase matching. That technique usesa periodically poled ferroelectric material, that is, a material that has an intrinsic polarization whose direction changes flips periodically along the crystal. Each region with constantpolarization is called a ferroelectric domain. In the OPG with quasi-phase matching the beams are related by n,a@,=n,a.+njat 2n/A, where Np, Ns, and n; are the index of refraction at a, @, and @, respectively, and A is the periodicity of the domains. For a given pump frequency, the signal and idler frequencies are determined by A.Spectroscopy requires a source that has a narrow bandwidth. One technique to reduce the bandwidth is seeded optical parametric generation. In this technique a narrow bandwidth, low intensity seed beam with a frequency a, is mixed with the pump beam, and through optical parametric amplification energy from the pump beam is ransferred to the seed beam. The end result is an intense signal beam with a narrow bandwidth. The principal disadvantage ofthis technique is that a seed beam of the samesignal frequency is required, which maynotbe available. | |
| CICESE | |
| 2003 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Orozco Arellanes, María de Jesús.2003.Fuentes sintonizables utilizando estructuras de dominios ferroeléctricos.Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.111 hojas | |
| ÓPTICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
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