擬似位相整合素子を用いた時空間光ソリトンの発生と超短光パルス制御応用

利用准相位匹配元件产生空时光孤子及其在超短光脉冲控制中的应用

• 批准号: 16760034
• 负责人: 芦原 聡
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760034/
• 关键词: 超短光パルス; 波長変換; 擬似位相整合; カスケード非線形効果; ソリトン; パルス圧縮

2次元的擬似位相整合素子を用いた第2高調波発生:2次非線形媒質中の時間ソリトンは、基本波と第2高調波が互いに捕捉しあいながら伝搬する。この時間ソリトンを小さな光強度で実現するためには、非線形媒質中での基本波と第2高調波の群速度を等しくする必要がある(群速度整合)。これはすなわち、超短光パルスの第2高調波発生効率を向上させるために必要な条件と同一である。そこで、非平行な擬似位相整合配置を利用して群速度整合を達成する手法について実験と理論解析を行った。ニオブ酸リチウムの周期分極反転素子を作製し、それを用いてフェムト秒光パルスの第2高調波発生を行い、効率50%以上を達成した。擬似位相整合素子中の断熱的なソリトン生成に関する理論解析:擬似位相整合かつ群速度整合配置における断熱的ソリトン生成の理論検討を行った。擬似位相整合素子では、素子の分極反転周期を変化させることで容易に位相不整合量を制御できるが、この位相不整合量の空間分布を設計することにより、思惑の時間ソリトンを断熱的に生成できることが明らかになった。特に、分極反転周期に線形チャープをもつMgO:LiNbO_3素子の第2高調波発生配置を利用すれば、パルス幅100fsの入射基本波から、約20mmの伝搬長でともに約30fsに圧縮された基本波・第2高調波のソリトンパルスを励起できることがわかった。

使用二维准相位匹配元件产生二次谐波：二阶非线性介质中的时间孤子传播，同时基波和二次谐波相互捕获。为了实现这种光强度小的时间孤子，需要使非线性介质中的基波和二次谐波的群速度相等（群速度匹配）。换句话说，这与提高超短光脉冲的二次谐波产生效率所需的条件相同。因此，我们对一种使用非平行准相位匹配装置实现群速度匹配的方法进行了实验和理论分析。我们制造了周期性极化的铌酸锂元件，并用它来产生飞秒光脉冲的二次谐波，实现了超过 50% 的效率。准相位匹配元件中绝热孤子产生的理论分析：对准相位匹配和群速度匹配配置中绝热孤子产生进行了理论研究。在准相位匹配元件中，可以通过改变元件的极化反转周期来容易地控制相位失配量，但是通过设计该相位失配量的空间分布，可以绝热地产生期望的时间孤子。很明显这是可以做到的。特别地，如果我们在极化反转周期中使用具有线性啁啾的MgO:LiNbO_3元件的二次谐波发生布置，我们可以将脉冲宽度为100fs的入射基波压缩到大约30fs，其中传播长度约为20毫米。・我们发现可以激发二次谐波孤子脉冲。

项目成果

Group-velocity-matched noncollinear second-harmonic generation in quasi-phase matching

准相位匹配中的群速度匹配非共线二次谐波产生

• DOI: 10.1364/josab.22.001283
• 发表时间: 2005-06-01
• 期刊: Journal of The Optical Society of America B-optical Physics
• 影响因子: 1.9
• 作者: N. Fujioka;S. Ashihara;H. Ono;T. Shimura;K. Kuroda
• 通讯作者: K. Kuroda

Optical pulse compression using cascaded quadratic nonlinearities in periodically poled lithium niobate

使用周期性极化铌酸锂中级联二次非线性的光脉冲压缩

• DOI: 10.1063/1.1647279
• 发表时间: 2004-02-10
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: S. Ashihara;T. Shimura;K. Kuroda;N. Yu;S. Kurimura;K. Kitamura;M. Cha;T. Taira
• 通讯作者: T. Taira

擬似位相整合によるフェムト秒カスケードデバイス

准相位匹配飞秒级联装置

• 发表时间: 2004
• 作者: 芦原聡; 志村努; 黒田和男
• 通讯作者: 黒田和男

2次非線形光学効果による光ソリトン圧縮

利用二阶非线性光学效应的光孤子压缩

• 发表时间: 2004
• 作者: 芦原聡; 志村努; 黒田和男
• 通讯作者: 黒田和男

Efficient second-harmonic generation of ultrafast pulses in periodically poled KNbO3

在周期性极化 KNbO3 中高效产生超快脉冲的二次谐波

• DOI: 10.1063/1.1835557
• 发表时间: 2004-12-09
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: N. Yu;S. Kurimura;K. Kitamura;Oc;M. Cha;S. Ashihara;T. Ohta;T. Shimura;K. Kuroda;J. Hirohashi
• 通讯作者: J. Hirohashi