Твердотельные сверхнекритичные нелинейно-оптические преобразователи частоты на тетраборате стронция для диапазона длин волн , включающего видимую, ультрафиолетовую и вакуумно-ультрафиолетовую (до 121 нм) области спектра

Получен в рамках междисциплинарного интеграционного проекта № 43 «Микро- и наноструктурированные среды для оптоэлектроники и СВЧ-техники».

В нелинейном фотонном кристалле тетрабората стронция (α-SBO) получено непрерывывно перестраиваемое вакуумно-ультрафиолетовое излучение фемтосекундной длительности в диапазоне 170 - 121 нм (рис. 1). Излучение на 121 нм, полученное в ходе данного эксперимента, является самым коротковолновым когерентным излучением, полученным к настоящему времени в твёрдом теле. При преобразовании фемтосекундного излучения инфракрасного диапазона в нерегулярном НФК тетрабората стронция (α-SBO) в геометрии нелинейной дифракции Черенкова в спектрах генерируемого излучения обнаружен сдвиг положения максимума относительно удвоенной центральной частоты накачки, а также сужение по сравнению со спектром накачки.

 

advt_2013_7.jpg

Рис. 1. Нормированные спектры ВУФ излучения, полученного в НФК α-SBO.

Использование оптимальной фокусировки позволяет минимизировать эти эффекты и увеличить коэффициент преобразования, который составил 2.1%. Установлено, что глобальная длительность импульса второй гармоники, генерируемой в процессе нелинейной дифракции, определяется её локальным спектром. Реализовано преобразование излучения фемтосекундного суперконтинуума в ультрафиолетовую область спектра (260 - 305 нм).
Впервые наблюдались случайные осцилляции Мейкера при стохастическом синхронизме. Развитие технологии НФК α-SBO позволит создать цельнотвердотельные источники чвета для замены эксимерных лазеров в нанолитографических установках.

  1. Александровский А.С., Вьюнышев А.М. Особенности неколлинеарного параметрического преобразования фемтосекундных импульсов в нелинейных фотоннокристаллических структурах тетрабората стронция. В сб. монографии: Метаматериалы и структурно организованные среды для оптоэлектроники, СВЧ-техники и нанофотоники. Под ред. В.Ф.
    Шабанова, В.Я. Зырянова. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2013. С.56-93.
  2. Vyunishev, A. M., Aleksandrovsky, A.S., Zaitsev, A. I., Zhyzhaev, A. M., Shabanov, A. V. and V. Petrov. Random spectrally resolved Maker fringes // Opt. Lett. 2013. V. 38. № 15 - P. 2691 – 2694.
  3. Aleksandrovsky, A.S., Vyunishev, A. M., Zaitsev, A. I., and Slabko, V.V. Random quasi-phase-matched nonlinear optical conversion of supercontinuum to the ultraviolet. Appl. Phys. Lett. (accepted).
  4. Vyunishev, A. M., Aleksandrovsky, A.S., Zaitsev, A. I., Slabko, Čerenkov, V. V.nonlinear diffraction of femtosecond pulses // JOSA B. 2013. V.30. № 7. - P. 2014–2021.
  5. Trabs P., Noack F., Aleksandrovsky A.S., Vyunishev A.M., Zaitsev A.I., Radionov N.V., and Petrov V. Generation of fs-pulses down to 121 nm by frequency doubling using random quasi-phase-matching in strontium tetraborate. // 9th International Conference “UFO 2013”, Davos. 4-8.03.2013, P.34, Fr2.4.

Руководитель – академик РАН Шабанов В.Ф.
Лаборатория Молекулярной спектроскопии