Nonlinear Optical Effects in One Dimensional Multi-layer Structure Consisting of Polar Ferroelectric Called LiTaO3
Subject Areas : Journal of Optoelectronical Nanostructures
omid bahrami
1
,
Abdolrahim Baharvand
2
1 - Department of Physics, faculty of science, Lorestan University, Khorram-Abad, Lorestan, Iran
2 - Department of Physics, faculty of science, Lorestan University, Khorram-Abad, Lorestan, Iran
Keywords: Photonic Band Gap, Conversion Efficiency, Quasi-Phase Matching Conditions, Second Harmonic Generation,
Abstract :
روش ماتریس انتقال به طور گسترده ای برای محاسبه پراکندگی
امواج الکترومغناطیسی استفاده شده است. در این مقاله ، نسل دوم هارمونیک در اندازه محدود و یک بعدی به
صورت دوره ای با هم جمع شده LiTaO3 بررسی شده است. برای محاسبه
بازده تبدیل ، انتشار موج هارمونیک اساسی و دوم در میان
ساختارهای پیشنهادی ، از روش ماتریس انتقال استفاده می کنیم. در
ساختار بلوری فوتونی غیر خطی طراحی شده ، پارامترهای نوری خطی و غیرخطی هر دو به صورت دوره ای مدوله می شوند و
بنابراین بازده تولید هارمونیک دوم می تواند چندین مرتبه بزرگتر
از یک ساختار غیر خطی همسان شبه فاز معمولی با همان نمونه باشد
طول دلیل این امر این است که ، به دلیل وجود لبه های شکاف باند فوتونیکی ، تراکم
حالت های میدان های الکترومغناطیسی زیاد است ، سرعت گروه کم است (در نتیجه ،
زمان برهم کنش افزایش می یابد) و میدان محلی افزایش می یابد. هر سه عامل در
افزایش قابل توجه فعل و انفعالات نوری غیر خطی نقش دارند.
[1] Yasaman Abed, Fatemeh Mostaghni, Polarizability and Hyperpolarizability of Schiff Base Salen-H2 as Judged as UV-vis Spectroscopy and Simulation Analysis, Journal of Optoelectronical Nanostructures, Vol. 3, No. 1, Winter 2018.
[2] Behnam Kazempour, Fatemeh Moslemi, Adjustable Three Color Optical Filters Using Ferroelectric -Dielectric Generalized Heterostructures Photonic Crystals, Journal of Optoelectronical Nanostructures, Vol. 5, No. 1, Winter 2020. [3] Tahmineh Jalali, Abdolrasoul Gharaati, Mohammad Rastegar, Mohammad Ghanaatian, Enhancement of the Magneto-Optical Kerr Effect in One- Dimensional Magnetophotonic Crystals with Adjustable Spatial Configuration, Journal of Optoelectronical Nanostructures, Vol. 4, No. 1, Winter 2019. [4] Momchil Minkov, Dario Gerace, and Shanhui Fan, Doubly resonant χ(2) nonlinear photonic crystal cavity based on a bound state in the continuum, Optica, Vol. 6,Issue 8,pp. 1039-1045, 2019.
[5] M.L. Ren, Z.Y. Li, Enhanced nonlinear frequency conversion in defective nonlinear photonic crystals with designed polarization distribution, J. Opt. Soc. Am. B 27, 1551, 2010.
[6] M.L. Ren, Z.Y. Li, High conversion efficiency of second harmonic generation in a short nonlinear photonic crystal with distributed Bragg reflector mirrors, Appl. Phys. A 107, 71, 2012.
[7] P. Xu, S. H. Ji, S. N. Zhu, X. Q. Yu, J. Sun, H. T. Wang, J. L. He, Y. Y. Zhu, and N. B. Ming, Conical Second Harmonic Generation in a Two-Dimensional 𝜒(2) Photonic Crystal: A Hexagonally Poled 𝐿𝑖𝑇𝑎𝑂3 Crystal, Phys. Rev. Lett. 93, 133904, 2004.
[8] P. Ni, B. Ma, X. Wang, B. Cheng, and D. Zhang, Second- harmonic generation in two-dimensional periodically poled lithium niobate using second-order quasi phase matching, Appl. Phys. Lett. 82, 4230, 2003.
34 * Journal of Optoelectronical Nanostructures Winter 2021 / Vol. 6, No. 1
[9] L. E. Myers, R. C. Eckardt, M. M. Fejer, and R. L. Byer, Quasi- phase-matched optical parametric oscillators in bulk periodically poled LiNbO3, J. Opt. Soc. Am. B 12, 2102. [10] TianXin Wang, PengCheng Chen, Chuan Xu, ShiNing Zhu, Periodically poled LiNbO3 crystals from 1D and 2D to 3D, Science China Technological Sciences 63(7), May 2020. [11] Mousa Ayoub, Jörg Imbrock, and Cornelia Denz , Ferroelectric domain diagnostics near the phase transition by Čerenkov second-harmonic generation, Optical Materials Express, Vol. 7, Issue 9, pp. 3448-3455, 2017.
[12] G. Vecchi, J. Terres, D. Coquillat, and M. L. V. d’Yerville, Enhancement of visible second-harmonic generation in epitaxial GaN-based two-dimensional photonic crystal structures, Appl. Phys. Lett. 84, 1245, 2004. [13] Hammid AL-Ghezi, Rudra Gnawali, Partha P. Banerjee, Lirong Sun, Jonathan Slagle, and Dean Evans , 2 × 2 anisotropic transfer matrix approach for optical propagation in uniaxial transmission filter structures, Optics Express, Vol. 28, Issue 24, pp. 35761-35783, 2020. [14] B. Omid, B. Abdolrahim, and B. Ali, Disorder Effect on the Transmission of Second Harmonic Waves in One-Dimensional Periodically Poled LiTaO3, Journal of Modern Physics, Vol.10 No.4, March 2019. [15] P. M. Bell, J. B. Pendry, L. Marin Moreno, and A. J. Ward, A program for calculating photonic band structures and transmission coefficients of complex structures, Comput. Phys. Commun. 85, 306, 1995.
[16] L. L. Lin, Z. Y. Li, and K. M. Ho, Lattice symmetry applied in transfer-matrix methods for photonic crystals, J. Appl. Phys. 94, 811, 2003. [17] Lei Wang, Xintong Zhang, Lingqi Li, Qingming Lu, Carolina Romero, Javier R. Vázquez de Aldana, and Feng Chen, Second harmonic generation of femtosecond laser written depressed cladding waveguides in periodically poled MgO:LiTaO3 crystal, Optics Express, Vol. 27, Issue 3, pp. 2101-2111, 2019.