Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Տերահերցային ճառագայթման գեներացումը օպտիկական դիմակներով լրացված լիթիումի նիոբաթ բյուրեղում

Աբգարյան, Գևորգ Կամոյի (2016) Տերահերցային ճառագայթման գեներացումը օպտիկական դիմակներով լրացված լիթիումի նիոբաթ բյուրեղում. PhD thesis, ԵՊՀ.

[img]
Preview
PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (16Mb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (2941Kb) | Preview

      Abstract

      Էլեկտրամագնիսական ալիքների տերահերցային (ՏՀց) տիրույթի (0.1 – 10 ՏՀց) կիրառման ոլորտները բավական բազմազան են՝ անվտանգության համակարգեր, մոլեկուլյար սպեկտրոսկոպիա, թաքնված առարկաների տեսա-պատ¬կեր¬ների ստացում, հիվանդությունների ախտորոշում և այլն [1]: Սակայն ներ¬կա¬յումս առկա ՏՀց գեներատորները դեռևս օժտված չեն լայն դասի կիրառա¬կան խնդիրների լուծման համար անհրաժեշտ բնութագրերով (ելքային հզորություն, սպեկտրալ շերտի լայնություն և այլն), իսկ կիրառման համար պիտանի աղբյուրները բավական դժվարմատչելի են: Սա խթանում է ՏՀց աղբյուրների զարգացմանը նվիրված հետազոտությունների ակտիվացմանը, և կոմպակտ, արդյունավետ նոր աղբյուրների ստեղծմանը: Վերջին տասնամյակներում մշակվել են ՏՀց ճառագայթման գեներացման մի շարք օպտիկական մեթոդներ [2], որոնք պայմանավորված են լազերային տեխնոլոգիաների բուռն զարգացմամբ: Լայնաշերտ ՏՀց ճառագայթում ստանալու անհրաժեշտության դեպքում հիմնականում օգտագործվում է ֆեմտովայրկյանային լազերային իմպուլսի օպտիկական ուղղումը (ՕՈՒ) ոչ գծային բյուրեղում [3]: Այս երևույթը, ըստ էության, տարբերային հաճախության գեներացումն (ՏՀԳ) է օպտիկական իմպուլսի սպեկտրալ բաղադրիչների միջև: ՕՈՒ-ի մեթոդի առավելությունն այն է, որ օգտագործվում է մեկ լազեր, ի տարբերություն ՏՀԳ-ի, որտեղ անհրաժեշտ է ունենալ ոչ գծային բյուրեղում կատարյալ ձևով վերադրվող (ըստ ժամանակի և տարածության) երկու լազերային իմպուլսներ: Օպտիկայից ՏՀց հաճախության փոխակերպման արդյունավետությունը մեծացնելու նպատակով վերջերս առաջարկվել է օգտագործել պարբերական բևեռացված (ոչ գծային ընկալունակության նշանի պարբերական փոփոխմամբ) լիթիումի նիոբաթ (ՊԲԼՆ) բյուրեղը [4]: Սակայն փոխակերպման արդյունավետությունը դեռևս փոքր է, ինչը հիմնականում պայմանավորված է ՏՀց տիրույթում ոչ գծային բյուրեղների մեծ կլանմամբ (այսպես օրինակ, լայնորեն տարածված LiNbO3 բյուրեղի կլանման գործակիցը հաճախությունների f > 1 ՏՀց տիրույթում` α > 15 սմ-1): Այս դժվարությունը հաղթահարելու համար առաջարկվել է իրականացնել այնպիսի կոնֆիգուրացիա, որը ՊԲԼՆ բյուրեղի պարբերության համապատասխան ընտրությամբ կապահովի ՏՀց ճառագայթում օպտիկական ալիքների տարածմանն ուղղահայաց ուղղությամբ [5]: Կենտրոնացնելով օպտիկական փունջը բյուրեղի կողային մակերևույթին հնարավորինս մոտ` հնարավոր է էապես նվազեցնել ՏՀց ճառագայթման կլանումը ոչ գծային բյուրեղում: Այս դեպքում ՏՀց ալիքների կլանումը խիստ նվազում է շնորհիվ բյուրեղում անցած կարճ ճանապարհի, որը և նպաստում է ՏՀԳ-ի արդյունավետության աճին: В настоящее время для генерации терагерцового (ТГц) излучения широко используется оптическое выпрямление фемтосекундных лазерных импулсов в нелинейых кристаллах. Для получения квазимонохроматических ТГц импулсов, в основном, исползуются периодически-поляризованные кристаллы ниобата лития (ППКНЛ). Однако в этом случае, частота генерации определяется пространственным периодом доменной структуры ППКНЛ, что затрудняет осуществление частотной перестройки генерируемого ТГц излучения. Кроме того, поперечные размеры ППКНЛ ограничиваются технологией их изготовления, что препятствует использованию широко-апертурных лазерных пучков высокой мощности. В работе, впервые, для преодаления этих недостатков предлагается создать пространственно-периодическую структуру в монодоменнем кристалле ниобата лития путем расположения перед ним оптической маски. Как теневая, так и бинарная фазовая маски позволяют генерировать квазимонохроматическое ТГц излучение на частотах, определяемых пространственным периодом масок. Для изменения частоты генерации строится изображение оптической маски в нелинейном кристалле и путем изменения увеличения изображения осуществляется частотная перестройка ТГц излучения. Существует ряд приложений, где применение широкополосного ТГц излучения (так называемые ТГц-импульсы) более целесообразно, чем квазимонохроматического ТГц излучения. В работе исследовена возможность ступенчатой фазовой маски (СФМ) для генерации широкополосного ТГц излучения при оптическом выпрямлении фемтосекундных лазерных импульсов в монодоменном кристалле ниобата лития. Показано, что СФМ позволяет обеспечить пространственный синхронизм нелинейного взаимодействия в широком диапазоне ТГц частот, что приводит к эффективной генерации ТГц-импульсов. Исследовано угловое распределение спектральных компонент, а также временная форма терагерцовых импульсов в волновой дальней зоне. The terahertz (THz) band (~ 0.1 - 10 THz) has recently drawn much attention due to its potential for both fundamental physics and increasingly larger variety of applications. However, the applicability of THz sources is still critically dependent on the power available with current technology, which has prompted much research in developing compact table-top THz sources. At present the optical rectification (OR) of femtosecond laser pulses in nonlinear crystal is the widely used method to generate the THz radiation. The periodically poled lithium niobate (PPLN) crystal is mainly used to obtain quasi-monochromatic THz radiation. However, the frequency of THz radation is predetermined by the spatial period of the PPLN domain structure and therefore it cannot be changed after the sample preparation. In addition, cross-section dimensions of PPLN crystals are limited by fabrication technology, which prevents to use the wide-aperture laser beams delivered by powerful femtosecond sources. In present work to overcome these problems to create a specially periodic nonlinear structure in single-domain lithium niobate crystal by placing optical mask in front of the crystal. Both the shadow and the binary phase masks (PM) provide the generation of quasi-monochromatic THz radiation at frequency, which is determined by special period of the masks. For changing the frequency of THz generation image of the mask is built in nonlinear crystal. We obtain the opportunity to tune THz generation frequency by changing the magnification of the image. There are a number of applications where the use of broadband THz radiation (so-called THz pulses) is more appropriate than narrowband THz radiation. For this reason we have studied using of stepwise phase mask (SPM) for the generation of broadband THz radiation by the OR of femtosecond laser pulses in the single-domain lithium niobate crystal. It is shown that the SPM provides the phase matching of the nonlinear interaction in the wide range of THz frequency, resulting in efficient generation of THz-pulses. The angular distribution of spectral components, as well as the temporal shape of THz pulses in the far-field region were investigated.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Генерация терагерцового излучения в кристалле ниобата лития дополненном оптической маской. Generation of terahertz radiation in the lithium niobate crystal with optical masks.
      Uncontrolled Keywords: Абгарян Геворг Kaмоeвич, Абгарян Г. К.
      Subjects: Physics
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 24 Oct 2016 10:47
      Last Modified: 26 Oct 2016 10:24
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/3671

      Actions (login required)

      View Item