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Type: TESE
Title: Nonlinear conversion of ultrashort laser pulses into the mid-infrared = Conversão não-linear de pulsos laser ultracurtos para o infravermelho médio
Title Alternative: Conversão não-linear de pulsos laser ultracurtos para o infravermelho médio
Author: Depetri, William Iunes, 1991-
Advisor: Cruz, Flávio Caldas da, 1966-
Abstract: Resumo: Pentes de frequência ópticos têm sido desenvolvidos para medias de precisão e metrologia, mas tabém vêm ganhando interesse para espectroscopia de precisão de banda larga. Pentes ópticos no infravermelho médio são muito atraentes para espectroscopia molecular, dado que eles permitem acesso a fortes bandas vibracionais de gases na chamada "região de digital molecular". Pentes ópticos são uma tecnologia bem desenvolvida no infravermelho próximo, dado a disponibilidade de lasers de Ti:Safira e Er-fiber, e apesar de desenvolvimentos recentes, sua extensão para o infravermelho médion depende de conversão não-linear de frequência. Aqui, pretendemos estudar a greração de pentes ópticos no infravermelho médio via geração de diferença de frequência e amplificação paramétrica óptica do espectro de um oscilador de femtosegundo no infravermelho próximo. Neste trabalho, analizamos numericamente difereça de frequência e amplificação paramétrica para a geração de pentes de frequência ópticos no infravermelho médio resolvendo no domínio do tempo as equações acopladas para o campo elétrico em mistura de três ondas para pulsos ultracurtos. Uma abordagem tradicional é a utilização de quasi-phase matching em cristais periodicamente polados, o que pode ser bastante eficiente, porém apresenta limitações na largura de banda. Nóis investigamos cristais periódicos com um período fixo, e cristais aperiódicos, ou chirped, tanto com chirp contínuo como discreto. Nós comparamos as configurações nas quais a amplificação paramétrica é otimizada ou não, explorando uma analogia entre conversãpo não-linear em sistemas de dois níveis. Nossos resultados são apresentados como gráficos temporais da propagação dos pulsos, seus respectivos espectros e potências ao longo dos cristais, e comparados com resultados experimentais, com o intuito de ajudar experimentos futuros

Abstract: Optical frequency combs (OFC) have been developed for precision measurements and metrology, but have also gained interest for broadband precision spectroscopy. OFC in the mid-infrared (MIR) are very attractive for molecular spectroscopy, since they allow to access the strong vibrational bands of gases in the so-called molecular fingerprint region. OFC are a well-developed technology in the near-infrared, due to the avilability of Ti:Saphire or Er-fiber lasers, and spite of recent developments, their extension into the MIR relies on nonlinear frequency conversion. Here we intend to study the generation of MIR OFC via difference frequency generation (DFG) and optical parametric amplification (OPA) of spectral portions of a near-infrared femtosecond oscillator. In this work, we numerically analyze DFG and OPA for the generation of optical frequency combs in the mid-infrared by solving the time-domain coupled wave equations for the electric fields in three-wave mixing for ultrashort pulses. A traditional approach is to use quasi-phase matching in periodically poled crystals, which can be quite efficient but may have bandwidth limitations.We investigate periodically poled crystals with a single-grating and aperiodic or chirped crystal with either continuous or discrete chirp. We compare the configurations in which a strong pump pulse has higher or smaller wavelength compared to the signal, cases in which the parametric amplification is enhanced or not. We also analyze these results in the context of adiabatic frequency conversion, which explores an analogy between nonlinear conversion and two-level systems. Our results are presented as time plots for the propagation of the pulses, their corresponding spectra and powers along the crystals and are compared to experimental results, and also intended to support further experiments
Subject: Ótica não-linear
Esfera de Bloch
Mistura de três ondas
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:IFGW - Dissertação e Tese

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