УДК: 535.015

Генерация спектрального суперконтинуума шириной в 2,5 октавы в струе оксида дейтерия

Боримова А.А., Цыпкин А.Н., Путилин С.Э., Беспалов В.Г., Козлов С.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Боримова А.А., Цыпкин А.Н., Путилин С.Э., Беспалов В.Г., Козлов С.А. Генерация спектрального суперконтинуума шириной в 2,5 октавы в струе оксида дейтерия // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 6. С. 10–15.

Borimova A.A., Tsypkin A.N., Putilin S.E., Bespalov V.G., Kozlov S.A. Generation of 2.5-octave spectral supercontinuum in a deuterium-oxide jet [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 6. P. 10–15.

Ссылка на англоязычную версию:

A. A. Borimova, A. N. Tsypkin, S. É. Putilin, V. G. Bespaslov, and S. A. Kozlov, "Generation of 2.5-octave spectral supercontinuum in a deuterium-oxide jet," Journal of Optical Technology. 84(6), 368-372 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000368

Аннотация:

Впервые теоретически и экспериментально исследована генерация фемтосекундного спектрального суперконтинуума в струе оксида дейтерия (D2O). При накачке лазерными импульсами с исходными параметрами: центральной длиной волны 800 нм, длительностью 40 фс и интенсивностью до 8,8×1013 Вт/см2, спектр суперконтинуума, генерируемого в струе оксида дейтерия толщиной 1,8 мм, простирался от 350 до 1700 нм по уровню 0,1, что на 30% шире диапазона суперконтинуума, наблюдавшегося в аналогичных условиях ранее в струе оксида водорода (H2O). Интенсивность генерируемого в оксиде дейтерия суперконтинуума при интенсивности импульса 2,5×1012 Вт/см2 составила 6,6×1011 Вт/см2 с эффективностью преобразования 70%. Филаментация излучения накачки наблюдалась при её входной интенсивности 5,0×1012 Вт/см2, что в 1,5 раза меньше значения интенсивности образования филамента для оксида водорода.

Ключевые слова:

спектральный суперконтинуум, нелинейная фемтосекундная оптика, оксид дейтерия

Коды OCIS: 320.7120, 320.0320, 320.2250

Список источников:

1. Alfano R.R., Shapiro S.L. Emission in the region 4000 to 7000 Å via four-photon coupling in glass // Phys. Rev. Lett. 1970. V. 24. № 11. P. 584–587.
2. Penzkofer A., Laubereau A., Kaiser W. Stimulated short-wave radiation due to single-frequency resonances of χ(3) // Phys. Rev. Lett. 1973. V. 31. № 14. P. 863–866.
3. Corkum P.B., Rolland C., Srinivasan-Rao T. Supercontinuum generation in gases // Phys. Rev. Lett. 1986. V. 57. № 18. P. 2268–2271.
4. Corkum P.B., Ho P.P., Alfano R.R., Manassah J.T. Generation of infrared supercontinuum covering 3–14 μm in dielectrics and semiconductors // Optics letters. 1985. V. 10. № 12. P. 624–626.
5. Baldeck P.L., Alfano R.R. Intensity effects on the stimulated four photon spectra generated by picosecond pulses in optical fibers // Journal of Lightwave Technology. 1987. V. 5. № 12. P. 1712–1715.
6. Islam M.N., Sucha G., Bar-Joseph I., Wegener M., Gordon J.P., Chemla D.S. Femtosecond distributed soliton spectrum in fibers // J. Opt. Soc. Am. B. 1989. V. 6. № 6. P. 1149–1158.
7. Corwin K.L., Newbury N.R., Dudley J.M., Coen S., Diddams S.A., Washburn B.R., Weber K., Windeler R.S. Fundamental amplitude noise limitations to supercontinuum spectra generated in a microstructured fiber // Appl. Phys. B. 2003. V. 77. № 2, 3. P. 269–277.
8. Peacock A.C., Sparks J.R., Healy N. Semiconductor optical fibres: progress and opportunities // Laser Photonics Rev. 2013. V. 8. № 1. P. 53–72.
9. Дукельский К.В., Кондратьев Ю.Н, Хохлов А.В., Шевандин В.С., Желтиков А.М., Коноров С.О., Серебрянников Е.Е., Сидоров-Бирюков Д.А., Федотов А.Б., Семенов С.Л. Микроструктурированные световоды с кварцевой сердцевиной для получения спектрального суперконтинуума в фемтосекундном диапазоне // Оптический журнал. 2005. Т. 72. № 7. С. 57–60.
10. Povazay B., Bizheva K., Unterhuber A., Hermann B., Sattmann H., Fercher A.F., Drexler W., Apolonski A., Wadsworth W.J., Knight J.C., Russell P.S., Vetterlein M., Scherzer E. Submicrometer axial resolution optical coherence tomography // Opt. Lett. 2002. V. 27. № 20. P. 1800–1802.
11. Hartl I., Li X.D., Chudoba C., Ghanta R.K., Ko T.H., Fujimoto J.G., Ranka J.K., Windeler R.S. Ultrahighresolution optical coherence tomography using continuum generation in an air–silica microstructure optical fiber // Optics Letters. 2001. V. 26. № 9. P. 608–610.
12. Humbert G., Wadsworth W., Leon-Saval S., Knight J., Birks T., Russell P.St.J., Lederer M., Kopf D., Wiesauer K., Breuer E., Stifter D. Supercontinuum generation system for optical coherence tomography based on tapered photonic crystal fiber // Optics Express. 2006. V. 14. № 4. P. 1596–1603.
13. Волынский М.А., Гуров И.П., Ермолаев П.А., Скаков П.С. Сравнительный анализ расширенной фильтрации Калмана и последовательного метода Монте-Карло при использовании вероятностных моделей сигналов в оптической когерентной томографии // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 8. С. 54–60.
14. Zheltikov A.M. Let there be white light: supercontinuum generation by ultrashort laser pulses // UFN. 2006. V. 176. № 6. P. 623–649.
15. Nisoli M., De Silvestri S., Svelto O. Generation of high energy 10-fs pulses by a new pulse compression technique // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 68 № 20. P. 2793–2795.
16. Tsypkin A.N., Putilin S.E., Mel’nik M.V., Kozlov S.A., Klykov S.S. The transmission of 45 bits of information by a pair of interfering femtosecond pulses with superwide spectra // Journal of Optical Technology. IET. 2013. V. 80. № 7. P. 466–469.

17. Tsypkin A.N., Putilin S.E., Okishev A.V., Kozlov S.A. Ultrafast information transfer through optical fiber by means of quasidiscrete spectral supercontinuums // Optical Engineering. 2015. V. 54. № 5. Р. 141955.
18. Dobryakov A., Kovalenko S., Weigel A., Pérez-Lustres J., Lange J., Müller A., Ernsting N. Femtosecond pump/supercontinuum-probe spectroscopy: optimized setup and signal analysis for single-shot spectral referencing // Rev. Sci. Instrum. 2010. V. 81. P. 113106.
19. Осипова М.О., Перлин Е.Ю. Двухфотонное поглощение квазистационарного излучения и сверхкоротких световых импульсов в широкозонных полупроводниках // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 6. С. 3–6.
20. Golub I. Optical characteristics of supercontinuum generation // Optics letters. 1990. V. 15. № 6. P. 305–307.
21. Brodeur A., Chin S.L. Ultrafast white-light continuum generation and self-focusing in transparent condensed media // J. Opt. Soc. Am. B. 1999. V. 16. № 4. P. 637–650.
22. Jiang X., Qiu J., Zeng H., Zhu C. Laser-controlled precipitation of gold nanoparticles in silicate glasses // Journal of materials research. 2003. V. 18. № 9. P. 2097–2100.
23. Ma N.H., Ma H.L., Zhong M.J., Yang J.Y., Dai Y., Ye G., Yue Z.Y., Ma G.H., Qiu J.R. Direct precipitation of silver nanoparticles induced by a high repetition femtosecond laser // Materials Letters. 2009. V. 63. P. 151–153.
24. Tcypkin A.N., Putilin S.E., Melnik M.V., Makarov E.A., Bespalov V.G., Kozlov S.A. Generation of high-intensity spectral supercontinuum of more than two octaves in a water jet // Applied Optics. 2016. V. 55. № 29. P. 8390–8394.
25. Cordeiro C.M.B., Wadsworth W.J., Birks T.A., Russell P.St.J. Engineering the dispersion of tapered fibers for supercontinuum generation with a 1064 nm pump laser // Optics letters. 2005. V. 30. № 15. P. 1980–1982.
26. Kedenburg S., Vieweg M., Gissibl T., Giessen H. Linear refractive index and absorption measurements of nonlinear optical liquids in the visible and near-infrared spectral region // Opt. Mater. Express. 2012. V. 2. № 11. P. 1588–1611.
27.Weber M. Handbook of optical material // Florida. USA. Boca Raton: CRC Press, 2003. 499 p.
28. Bespalov V.G., Kozlov S.A., Shpolyanskiy Yu.A., Walmsley I.A. Simplified field wave equations for the nonlinear propagation of extremely short light pulses // Physical Review A. 2002. V. 66. № 1. P. 013811.
29. Kozlov S.A., Samartsev V.V. Fundamentals of femtosecond optics // Cambridge: Elsevier, 2013. 249 p.
30. Agrawal G.P. Nonlinear fiber optics // San Diego: Academic Press, 2007. 521 p.
31. Shpolyanskii Y., Berkovskii A., Bahtin M. Technical documentation for LBullet Software. Saint-Petersburg: ITMO University, 2008. 29 p.
32. Sheffield R.L., Boyer K., Javan A. Study of vibrational and rotational relaxations in D2O // Opt. Lett. 1980. V. 5. № 1. P. 10–11.