facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Page translation
 

OPTICAL GENERATION IN CdGeAs2 CRYSTAL

OPTICAL GENERATION IN CdGeAs2 CRYSTALOPTICAL GENERATION IN CdGeAs2 CRYSTAL
Kasumova Rena, professor, doctor of mathematics and physics

Baku State University, Azerbaijan

Championship participant: the National Research Analytics Championship - "Azerbaijan";

the Open European-Asian Research Analytics Championship;

Tuneable parametric sources of coherent radiation in combination with the effects of frequencies mixing permit to extend considerably the field of tuneable wavelengths of laser radiation. The optical multipliers of frequency serve this task too. For this purpose there are successfully used CdGeAs2, ZnGeP2, AgGaS2, AgGaSe2 and other crystals. CdGeAs2 crystals are attractive ones among the existing crystals due to the high nonlinearity of the second order. On the force of transparency of these crystals in the IR-range of spectrum they look attractive from the point of view for their applications for elaboration of frequency converters in this range of spectrum, where two windows of atmosphere exist [1-8].

Nonlinear interaction of optical waves is being investigated in theory mainly in the constant–field approximation [9]. In this approximation the coherent length of nonlinear medium depends exclusively on mismatch of wave vectors, while amplitude and phase of basic radiation are adopted unchanged. But this simplification is just only in the initial stage of interaction, when it is possible to ignore both the influence of excited wave of harmonic on basic radiation wave and exhaustion of pump. As a result a number of the qualitative features of nonlinear process are lost.

For the analysis of nonlinear process the use of the direct numerical account of reduced equations is possible. However, the development of the analytical method will allow one to obtain the concrete analytical expressions and determine the optimum parameters of the task with the aim of obtaining maximum conversion efficiency. The simultaneous account for changes of phases and losses of interacting waves works well in the constant –intensity approximation [10-11] taking into regard the reverse reaction of excited wave to pump wave.

In the present work cited are the results of investigation of pump intensity impact on conversion efficiency in CdGeAs2 crystal in conditions of existing experiment. Comparison has been made of the received results on conversion efficiency with the analogous results obtained in the experiment [2-3]. The applied analytical method permits to calculate the optimum parameters of both crystal –converter and a source of radiation. Thus, for example, optimal crystal length at the given losses and pump intensity what makes possible an estimation of expected efficiency of conversion.

To investigate the nonlinear process we solve traditionally the system of differential equations, depicting generation of optical harmonic [9-11]. An analysis is made of ee→o type of scalar phase matching. We’ll consider as a source of radiation in particularly the laser on free electrons [2], generating radiation on wavelength  mcm.

Let’s define conversion efficiency of pump wave to second harmonic with wavelength  mcm. For this purpose we seek for solution by using the constant –intensity approximation with the corresponding boundary conditions. The subsequent move is a numerical calculation of the analytical expression for conversion efficiency received in the considered approximation. We carry out investigation in conditions used in the experiment for nonlinear frequency conversion in CdGrAs2 crystal.

In Fig.1 the comparison of theoretical dependence  (curve 2) with experimental dependence received in [2] is shown. Here curve 2 is built as envelope the maxima of

dependence beatings at change of pump intensity according to conditions of the experiment, in the range from  MW/cm2. In this case good agreement of the results is observed at pump intensity to 130 MW/cm2. At the given length of crystal–converter maximum efficiency conversion according to the result in the constant –intensity approximation reaches a value of 50% at pump intensities in the range from 130 to 400 MW/cm2. In [2] it is reported on the achievement of 62% conversion efficiency to second harmonic at  MW/cm2 in the experiment.

Dependence of efficiency of conversion to second harmonic from phase mismatch in case of CdGeAs2 crystal is presented in Fig.2. For the given crystal the angle of phase matching on wavelength  mcm is equal 320.From the graph near phase matched it is seen that dependence is of gently sloping character at phase change caused by angular mismatch near direction of phase matching.

Angular width of phase matching of ½ maximum efficiency by level, calculated in the constant –intensity approximation at length of CdGeAs2 crystal equal to 0.7 cm, makes up value in 1.40. For comparison, in the experiment the analogous value is 10 [2]. The facts of difference in the results be explained by the absence of detailed and precise information on conditions and parameters of the experimental studies.

The angular width of phase matching calculated theoretically and experimentally measured testifies to uncritical nature of the examined crystals in relation to the accuracy of putting of an angle of phase matching. This fact was noted earlier in [2] for CdGeAs2 crystal and is of importance at selection of a crystal –converter in the IR –region of spectrum.

References:

1. P.G. Schunemann, and T.M. Pollak, J. Cryst. Growth 174 (1997) 272-277.
2. K.L. Vodopyanov, G.M. H. Knippels, A.F. G. van der Meer, J.P. Maffetone, and I. Zwieback, Opt. Commun. 202 (2002) 205-208.
3. S. Das, Quantum Electronics 42 (2012) 228-230.
4. Yu.M. Andreev, V.Yu. Baranov, V.G. Voevodin, P.P. Geiko, A.I. Gribenyukov, S.V. Izyumov, S.M. Kozochin, V.D. Pismennii, Yu.A. Satov, and A.P. Streltsov, Quantum Electronics 14 (1987) 2152-2154.
5. Yu.M. Andreev, V.V. Badikov, V.G. Voevodin, L.G. Geiko, P.P. Geiko, M.V. Ivashenko, A.I. Karapuzikov, and I.V. Sherstov, Quantum Electronics 31 (2001) 1075-1078.
6. P.G. Schunemann, S.D. Setzler, T.M. Pollak, A.J. Ptak, and T.H. Myers, J. Cryst. Growth 225 (2001) 440-444.
7. P.P. Geiko, Atmospheric and Oceanic Optics 16 (2003) 828-834.
8. Yu.M. Andreev, P.P. Geiko, V.V. Badikov, S. Das, and A.K. Chaudhury, Nonlinear Optics 29 (2002) 19-27.
9. N. Blombergen, Nonlinear Optics (W.A. Benjamin, New York, 1965).
10. Z. H. Tagiev, and A. S. Chirkin, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 73 (1977) 1271-1282;
11. Z. H. Tagiev, R. J. Kasumova, R. A. Salmanova, and N. V. Kerimova, J. Opt. B: Quantum Semiclas. Opt. 3 (2001) 84-87.
 

0
Your rating: None Average: 8.7 (3 votes)
Comments: 4

Simonian Geworg

Уважаемая Рена Джумшудовна, читал Ваш ответ и разъяснение. Это ответ исстинного ученого. Ценитель Вашего научного творчества Г.С.Симонян.

Simonian Geworg

Уважаемая Рена Джумшудовна, огромное спосибо.... С благодарностью Геворг Саркисович.

Simonian Geworg

Уважаемая Рена Джумшудовна, в первые дни конференции Вашего доклада не было, я рад вашему участию. Я по специальности химик, но моя первая статья еще будучи студентом относилась к лазерохимии. Отличная работа. Имеются некоторые вопросы. 1. Чем обусловлен минимум на кривой 2 рисунка 1 при интенсивности накачки 260 мВт/ см2. Жаль, что в работе [2] в интервале 180-380 мВт/ см2 нет экспериментальных точек. 2. Вы ссылаете на эксперимент работы [2], нужно было привести параметры, например, чистота, криссталла CdGeAs2 использованная в работе[2]. 3. Рис 2. можно было не привести, так как в работе [3] l =0.57см. Достаточно того, что написано в тексте. С уважением -Геворг Саркисович.

Kasumova Rena Jumshud

Благодарю за интерес к опубликованным мною результатам расчета. По поводу запоздалого выставления моего доклада – это произошло по техническим причинам, которые не зависели от меня. 1) Что касается первого вопроса на него можно корректно ответить только при строгом анализе зависимости с учетом точных параметров эксперимента. В работе я отмечаю, что «Факты различия в результатах можно объяснить отсутствием подробной и точной информации об условиях и параметрах экспериментальных исследований». Зная подробные параметры эксперимента, можно будет провести расчеты, последовательно отсекая различные причины, которые могли привести к данному поведению зависимости. Настоящая работа призвана показать, что можно получить при оптимальных параметрах задачи и заинтересовать экспериментаторов к сотрудничеству. 2) По поводу второго вопроса о чистоте образца кристалла (я понимаю, что это естественный вопрос для химика)– авторы [2] приводят в статье характеристики выращенного исследуемого образца кристалла, в частности коэффициента поглощения, что и было мною использовано при расчетах. 3) По третьему вопросу – именно, основываясь на экспериментальной длине и коэффициенте поглощения образца кристалла, приведенных в [3], мною проводился расчет в предложенном приближении. Что касается рисунка - он наглядно показывает количественно насколько зависимость пологая и, как следствие, конкретна какова ожидаемая степень не критичности данных кристаллов к точности выставления угла синхронизма. С уважением автор
Comments: 4

Simonian Geworg

Уважаемая Рена Джумшудовна, читал Ваш ответ и разъяснение. Это ответ исстинного ученого. Ценитель Вашего научного творчества Г.С.Симонян.

Simonian Geworg

Уважаемая Рена Джумшудовна, огромное спосибо.... С благодарностью Геворг Саркисович.

Simonian Geworg

Уважаемая Рена Джумшудовна, в первые дни конференции Вашего доклада не было, я рад вашему участию. Я по специальности химик, но моя первая статья еще будучи студентом относилась к лазерохимии. Отличная работа. Имеются некоторые вопросы. 1. Чем обусловлен минимум на кривой 2 рисунка 1 при интенсивности накачки 260 мВт/ см2. Жаль, что в работе [2] в интервале 180-380 мВт/ см2 нет экспериментальных точек. 2. Вы ссылаете на эксперимент работы [2], нужно было привести параметры, например, чистота, криссталла CdGeAs2 использованная в работе[2]. 3. Рис 2. можно было не привести, так как в работе [3] l =0.57см. Достаточно того, что написано в тексте. С уважением -Геворг Саркисович.

Kasumova Rena Jumshud

Благодарю за интерес к опубликованным мною результатам расчета. По поводу запоздалого выставления моего доклада – это произошло по техническим причинам, которые не зависели от меня. 1) Что касается первого вопроса на него можно корректно ответить только при строгом анализе зависимости с учетом точных параметров эксперимента. В работе я отмечаю, что «Факты различия в результатах можно объяснить отсутствием подробной и точной информации об условиях и параметрах экспериментальных исследований». Зная подробные параметры эксперимента, можно будет провести расчеты, последовательно отсекая различные причины, которые могли привести к данному поведению зависимости. Настоящая работа призвана показать, что можно получить при оптимальных параметрах задачи и заинтересовать экспериментаторов к сотрудничеству. 2) По поводу второго вопроса о чистоте образца кристалла (я понимаю, что это естественный вопрос для химика)– авторы [2] приводят в статье характеристики выращенного исследуемого образца кристалла, в частности коэффициента поглощения, что и было мною использовано при расчетах. 3) По третьему вопросу – именно, основываясь на экспериментальной длине и коэффициенте поглощения образца кристалла, приведенных в [3], мною проводился расчет в предложенном приближении. Что касается рисунка - он наглядно показывает количественно насколько зависимость пологая и, как следствие, конкретна какова ожидаемая степень не критичности данных кристаллов к точности выставления угла синхронизма. С уважением автор
PARTNERS
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.