Interacções não-lineares de segunda ordem em PPLN

Abstract

Neste trabalho são estudadas as interacções ópticas não-lineares de segunda ordem que ocorrem em estruturas de niobato de lítio com inversão periódica da polarização dos domínios ferroeléctricos. Neste âmbito, foram desenvolvidas expressões analíticas e ferramentas de simulação numérica da evolução dos campos eléctricos das ondas que interagem de forma não-linear. É introduzido um método de matriz de transferência para o cálculo de curvas de eficiência de conversão em fenómenos não-lineares de geração de frequência soma e diferença, bem como para a interacção destes dois fenómenos em cascata. Considera-se também uma matriz representativa das perdas de propagação. De forma a simular as interacções não-lineares entre sinais modulados, é introduzido um método de transformada de Fourier. Em comparação com métodos tradicionais de resolução de equações diferenciais parciais parabólicas, o método proposto é mais rápido, permitindo a simulação de sinais ópticos de longa duração. Por último, apresenta-se os resultados da medição experimental do segundo harmónico da radiação emitida por uma fonte de ruído óptico e de um laser, bem como o estudo da sua dependência com a temperatura.

In this work, the optical second-order nonlinear interactions that occur in lithium niobate structures with periodic inversion of the polarization of ferroelectric domains are studied. In this scope, analytical expressions and numerical simulation tools which describe the propagation of the electric fields in the nonlinear medium are developed. A transfer matrix which computes the curves of conversion efficiency for sum and difference frequency generation, as well as the cascaded interaction of these two nonlinear interactions is also presented. The effects of propagation losses are included in this method by means of a matrix. In order to simulate the nonlinear interactions between modulated signals, a Fourier transform method is introduced. Comparing with well-known numerical integration methods used to solve parabolic partial differential equations, this method is faster, allowing the simulation of longer optical signals. Finally, the experimental results of the second harmonic generation of the light emitted by an optical noise source and a laser are presented, as well as its temperature dependence.