521.2:521.3:521.61 Численное моделирование генерации второй гармоники ультракоротких лазерных импульсов в нелинейных фотонных кристаллах

Рузиев З. Д. (Ташкентский государственный технический университет), Сабиров О. И. (Ташкентский государственный технический университет), Корабоев К. А. (Ташкентский государственный технический университет), Сапаев У. К. (Ташкентский государственный технический университет)

УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА, НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА, ПРИБЛИЖЕНИЕ МЕДЛЕННО-МЕНЯЮЩИХСЯ АМПЛИТУД, ОДНОНАПРАВЛЕННОЕ ПРИБЛИЖЕНИЯ, ГЕНЕРАЦИЯ ВТОРОЙ ГАРМОНИКИ, НИОБАТ ЛИТИЯ


doi: 10.18698/2309-3684-2022-1-314


Проведено численное моделирование процессов генерации второй гармоники ультракоротких лазерных импульсов в нелинейных фотонных кристаллах. Примененные численные методы основаны на приближении медленно-меняющихся амплитуд и однонаправленном приближении, применимом для упрощения волнового уравнения с нелинейной поляризацией в диспергирующей среде. При одинаковых условиях эксперимента проведено сравнение результатов этих приближений. Сравнительный анализ показывает, что вплоть до 10 фс длительности основного импульса оба приближенных метода описывают этот процесс преобразования частоты практически одинаково, но ниже 10 фс наблюдается расхождение результатов. Сравнение проводилось, главным образом по формированию временного профиля импульса второй гармоники и её эффективности. Представлена также методика получения временных профилей импульса второй гармоники при использовании однонаправленного приближения, где падающее поле используется целиком, как в спектральной, так и во временной области расчета. При использовании приближения медленно-меняющихся амплитуд учтено влияние дисперсии до третьего порядка малости.


Morgner U., Kärtner F.X., Cho S.H., Chen Y., Haus H.A., Fujimoto J.G., Ippen E.P. Sub-two-cycle pulses from a Kerr-lens mode-locked Ti:sapphire laser. Optics Letters, 1999, vol. 24, no. 6, pp. 411–413.
Daido H., Nishiuchi M., Pirozhkov A.S. Review of laser-driven ion sources and their applications. Reports on Progress in Physics, 2012, vol. 75, no. 5, art. no. 056401.
Rizvi N.H. Femtosecond laser micromachining: Current status and applications. RIKEN Review, 2003, no. 50, pp. 107–112.
Jankowski M., Langrock C., Desiatov B., Marandi A., Wang C., Zhang M., Phillips C.R., Lončar M., Fejer M.M. Ultrabroadband nonlinear optics in nanophotonic periodically poled lithium niobate waveguides. Optica, 2020, vol. 7, no. 1, pp. 40–46.
Tanzilli S., De Riedmatten H., Tittel W., Zbinden H., Baldi P., De Micheli M., Gisin N. Highly efficient photon-pair source using periodically poled lithium niobate waveguide. Electronics Letters, 2001, vol. 37, no. 1, pp. 26–28.
Miller G.D., Batchko R.G., Tulloch W.M., Weise D.R., Fejer M.M., Byer R.L. 42%-efficient single-pass cw second-harmonic generation in periodically poled lithium niobate. Optics letters, 1997, vol. 22, no. 24, pp. 1834–1836.
Ахманов С.А., Выслоух В.А., Чиркин А.С. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов. Москва, Наука, 1988, 308 c.
Дмитриев В.Г., Тарасов Л.В. Прикладная нелинейная оптика. Москва, Физматлит, 2004, 512 c.
Boyd R. Nonlinear Optics. Academic Press, 2020, 634 p.
Husakou A.V., Herrmann J. Supercontinuum generation of higher-order solitons by fission in photonic crystal fibers. Physical Review Letters, 2001, vol. 87, iss. 20, pp. 203901-1–203901-4.
Couairon A., Brambilla E., Corti T., Majus D., de J. Ramírez-Góngora O., Kolesik M. Practitioner's guide to laser pulse propagation models and simulation. European Physical Journal: Special Topics, 2011, vol. 199, iss. 1, pp. 5–76.
Mlejnek M., Wright E.M., Moloney J.V. Femtosecond pulse propagation in argon: A pressure dependence study. Physical Review E – Statistical Physics, Plasmas, Fluids, and Related Interdisciplinary Topics, 1998, vol. 58, no. 4, pp. 4903–4910.
Olimov A.N., Ruziev Z.J., Yusupov D.B., Sapaev U.K. Frequency Doubling Of Femtosecond Laser Pulses In Nonlinear Photonic Crystals With Account Of High-Order Dispersion. Journal of Russian Laser Research, 2019, vol. 40, no. 3, pp. 280–287.
Агравал Г.П., Мамышев П.В., Черников С.В. Нелинейная волоконная оптика. Москва, Мир, 1996, 323 с.
Nikogosyan D.N. Nonlinear Optical Crystals: A Complete Survey. New York, Springer New York, 2005, 428 p.
Paschotta R. Titanium–sapphire Lasers. RP Photonics Encyclopedia, URL: https://www.rp-photonics.com/titanium_sapphire_lasers.html (дата обращения: 15.07.2021)
Dalgarno A., Kingston A.E. The refractive indices and Verdet constants of the inert gases. Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences, 1960, vol. 259, pp. 424–43.
Kulagin I.A., Sapaev U.K., Usmanov T., Uzakov A.A., Yusupov D.B. Nonstationary frequency doubling in periodically-poled nonlinear crystals in the presence of self-action effects. Journal of Russian Laser Research, 2007, vol. 28, no. 3, pp. 279–287.


Рузиев З.Дж., Собиров О.И., Корабоев К.А., Сапаев У.К. Численное моделирование генерации второй гармоники ультракоротких лазерных импульсов в нелинейных фотонных кристаллах. Математическое моделирование и численные методы, 2022, № 1, с. 3–14.


Работа выполнена при частичной поддержке грантов Uzb-Ind-2020-96 и Uzb-Ind-2020-83 Министерства инновационного развития республики Узбекистан и ATLANTIC-823897 (HORIZON-2020).


Скачать статью

Количество скачиваний: 289