Abstract

Explicit expressions for the irradiance and signal spectrum of an optical parametric generator were derived. The calculation is in quantitative agreement with measurements of parametric generators with three different lengths of crystals operating in the superfluorescent regime. The measured spectrum was predicted for the entire measured range up to a gain-length product of 16, and the measured signal power was accurately derived up to a gain-length product of 10.

© 2008 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. W. H. Louisell, A. Yariv, and A. E. Siegman, Phys. Rev. 124, 1646 (1961).
    [CrossRef]
  2. R. L. Byer and S. E. Harris, Phys. Rev. 168, 1064 (1968).
    [CrossRef]
  3. D. A. Kleinman, Phys. Rev. 174, 1027 (1968).
    [CrossRef]
  4. W. G. Wagner and R. W. Hellwarth, Phys. Rev. 133, A915 (1963).
    [CrossRef]
  5. T. G. Giallorenzi and C. L. Tang, Phys. Rev. 166, 225 (1967).
    [CrossRef]
  6. D. Magde and H. Mahr, Phys. Rev. Lett. 18, 905 (1967).
    [CrossRef]
  7. R. G. Smith, J. G. Skinner, J. E. Geusic, and W. G. Nilsen, Phys. Rev. Lett. 12, 97 (1968).
  8. Y. R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics (Wiley, 1984).
  9. U. Bader, T. Mattern, T. Bauer, J. Barstschke, M. Rahm, A. Borsutzky, and R. Wallenstein, Opt. Commun. 217, 375 (2002).
    [CrossRef]
  10. U. Bader, J. P. Meyn, J. Bartschke, T. Weber, A. Borsutzky, R. Wallenstein, R. G. Batchko, M. M. Fejer, and R. L. Byer, Opt. Lett. 24, 1608 (1999).
    [CrossRef]
  11. T. A. Rabson, H. J. Ruiz, P. L. Shah, and F. K. Tittel, Appl. Phys. Lett. 21, 129 (1972).
    [CrossRef]
  12. A. G. Akhmanov, S. A. Akhmanov, R. V. Khokhlov, A. I. Kovrigin, A. S. Piskarskas, and A. P. Sukhorukov, IEEE J. Quantum Electron. 4, 828 (1968).
    [CrossRef]
  13. M. J. Missey, V. Dominic, P. E. Power, and K. L. Schepler, Opt. Lett. 24, 1227 (1999).
    [CrossRef]
  14. W. H. Press, W. T. Vetterling, S. A. Teukolsky, and B. P. Flanney, Numerical Recipes in C++ (Cambridge U. Press, 2002).
    [PubMed]
  15. V. G. Dmitriev, G. G. Gurzadyan, and D. N. Nikogosyan, Handbook of Nonlinear Optical Crystals, 3rd ed. (Springer-Verlag, 1999).
  16. S. Acco, P. Blau, S. Pearl, and A. Arie, Proc. SPIE 6455, 64551A (2007).
    [CrossRef]
  17. R. L. Byer, Quantum Electronics: A Treatise, H.Rabin and C.L.Tang, eds. (Academic, 1975), p. 587.

2007 (1)

S. Acco, P. Blau, S. Pearl, and A. Arie, Proc. SPIE 6455, 64551A (2007).
[CrossRef]

2002 (1)

U. Bader, T. Mattern, T. Bauer, J. Barstschke, M. Rahm, A. Borsutzky, and R. Wallenstein, Opt. Commun. 217, 375 (2002).
[CrossRef]

1999 (2)

1972 (1)

T. A. Rabson, H. J. Ruiz, P. L. Shah, and F. K. Tittel, Appl. Phys. Lett. 21, 129 (1972).
[CrossRef]

1968 (4)

A. G. Akhmanov, S. A. Akhmanov, R. V. Khokhlov, A. I. Kovrigin, A. S. Piskarskas, and A. P. Sukhorukov, IEEE J. Quantum Electron. 4, 828 (1968).
[CrossRef]

R. L. Byer and S. E. Harris, Phys. Rev. 168, 1064 (1968).
[CrossRef]

D. A. Kleinman, Phys. Rev. 174, 1027 (1968).
[CrossRef]

R. G. Smith, J. G. Skinner, J. E. Geusic, and W. G. Nilsen, Phys. Rev. Lett. 12, 97 (1968).

1967 (2)

T. G. Giallorenzi and C. L. Tang, Phys. Rev. 166, 225 (1967).
[CrossRef]

D. Magde and H. Mahr, Phys. Rev. Lett. 18, 905 (1967).
[CrossRef]

1963 (1)

W. G. Wagner and R. W. Hellwarth, Phys. Rev. 133, A915 (1963).
[CrossRef]

1961 (1)

W. H. Louisell, A. Yariv, and A. E. Siegman, Phys. Rev. 124, 1646 (1961).
[CrossRef]

Acco, S.

S. Acco, P. Blau, S. Pearl, and A. Arie, Proc. SPIE 6455, 64551A (2007).
[CrossRef]

Akhmanov, A. G.

A. G. Akhmanov, S. A. Akhmanov, R. V. Khokhlov, A. I. Kovrigin, A. S. Piskarskas, and A. P. Sukhorukov, IEEE J. Quantum Electron. 4, 828 (1968).
[CrossRef]

Akhmanov, S. A.

A. G. Akhmanov, S. A. Akhmanov, R. V. Khokhlov, A. I. Kovrigin, A. S. Piskarskas, and A. P. Sukhorukov, IEEE J. Quantum Electron. 4, 828 (1968).
[CrossRef]

Arie, A.

S. Acco, P. Blau, S. Pearl, and A. Arie, Proc. SPIE 6455, 64551A (2007).
[CrossRef]

Bader, U.

U. Bader, T. Mattern, T. Bauer, J. Barstschke, M. Rahm, A. Borsutzky, and R. Wallenstein, Opt. Commun. 217, 375 (2002).
[CrossRef]

U. Bader, J. P. Meyn, J. Bartschke, T. Weber, A. Borsutzky, R. Wallenstein, R. G. Batchko, M. M. Fejer, and R. L. Byer, Opt. Lett. 24, 1608 (1999).
[CrossRef]

Barstschke, J.

U. Bader, T. Mattern, T. Bauer, J. Barstschke, M. Rahm, A. Borsutzky, and R. Wallenstein, Opt. Commun. 217, 375 (2002).
[CrossRef]

Bartschke, J.

Batchko, R. G.

Bauer, T.

U. Bader, T. Mattern, T. Bauer, J. Barstschke, M. Rahm, A. Borsutzky, and R. Wallenstein, Opt. Commun. 217, 375 (2002).
[CrossRef]

Blau, P.

S. Acco, P. Blau, S. Pearl, and A. Arie, Proc. SPIE 6455, 64551A (2007).
[CrossRef]

Borsutzky, A.

U. Bader, T. Mattern, T. Bauer, J. Barstschke, M. Rahm, A. Borsutzky, and R. Wallenstein, Opt. Commun. 217, 375 (2002).
[CrossRef]

U. Bader, J. P. Meyn, J. Bartschke, T. Weber, A. Borsutzky, R. Wallenstein, R. G. Batchko, M. M. Fejer, and R. L. Byer, Opt. Lett. 24, 1608 (1999).
[CrossRef]

Byer, R. L.

U. Bader, J. P. Meyn, J. Bartschke, T. Weber, A. Borsutzky, R. Wallenstein, R. G. Batchko, M. M. Fejer, and R. L. Byer, Opt. Lett. 24, 1608 (1999).
[CrossRef]

R. L. Byer and S. E. Harris, Phys. Rev. 168, 1064 (1968).
[CrossRef]

R. L. Byer, Quantum Electronics: A Treatise, H.Rabin and C.L.Tang, eds. (Academic, 1975), p. 587.

Dmitriev, V. G.

V. G. Dmitriev, G. G. Gurzadyan, and D. N. Nikogosyan, Handbook of Nonlinear Optical Crystals, 3rd ed. (Springer-Verlag, 1999).

Dominic, V.

Fejer, M. M.

Flanney, B. P.

W. H. Press, W. T. Vetterling, S. A. Teukolsky, and B. P. Flanney, Numerical Recipes in C++ (Cambridge U. Press, 2002).
[PubMed]

Geusic, J. E.

R. G. Smith, J. G. Skinner, J. E. Geusic, and W. G. Nilsen, Phys. Rev. Lett. 12, 97 (1968).

Giallorenzi, T. G.

T. G. Giallorenzi and C. L. Tang, Phys. Rev. 166, 225 (1967).
[CrossRef]

Gurzadyan, G. G.

V. G. Dmitriev, G. G. Gurzadyan, and D. N. Nikogosyan, Handbook of Nonlinear Optical Crystals, 3rd ed. (Springer-Verlag, 1999).

Harris, S. E.

R. L. Byer and S. E. Harris, Phys. Rev. 168, 1064 (1968).
[CrossRef]

Hellwarth, R. W.

W. G. Wagner and R. W. Hellwarth, Phys. Rev. 133, A915 (1963).
[CrossRef]

Khokhlov, R. V.

A. G. Akhmanov, S. A. Akhmanov, R. V. Khokhlov, A. I. Kovrigin, A. S. Piskarskas, and A. P. Sukhorukov, IEEE J. Quantum Electron. 4, 828 (1968).
[CrossRef]

Kleinman, D. A.

D. A. Kleinman, Phys. Rev. 174, 1027 (1968).
[CrossRef]

Kovrigin, A. I.

A. G. Akhmanov, S. A. Akhmanov, R. V. Khokhlov, A. I. Kovrigin, A. S. Piskarskas, and A. P. Sukhorukov, IEEE J. Quantum Electron. 4, 828 (1968).
[CrossRef]

Louisell, W. H.

W. H. Louisell, A. Yariv, and A. E. Siegman, Phys. Rev. 124, 1646 (1961).
[CrossRef]

Magde, D.

D. Magde and H. Mahr, Phys. Rev. Lett. 18, 905 (1967).
[CrossRef]

Mahr, H.

D. Magde and H. Mahr, Phys. Rev. Lett. 18, 905 (1967).
[CrossRef]

Mattern, T.

U. Bader, T. Mattern, T. Bauer, J. Barstschke, M. Rahm, A. Borsutzky, and R. Wallenstein, Opt. Commun. 217, 375 (2002).
[CrossRef]

Meyn, J. P.

Missey, M. J.

Nikogosyan, D. N.

V. G. Dmitriev, G. G. Gurzadyan, and D. N. Nikogosyan, Handbook of Nonlinear Optical Crystals, 3rd ed. (Springer-Verlag, 1999).

Nilsen, W. G.

R. G. Smith, J. G. Skinner, J. E. Geusic, and W. G. Nilsen, Phys. Rev. Lett. 12, 97 (1968).

Pearl, S.

S. Acco, P. Blau, S. Pearl, and A. Arie, Proc. SPIE 6455, 64551A (2007).
[CrossRef]

Piskarskas, A. S.

A. G. Akhmanov, S. A. Akhmanov, R. V. Khokhlov, A. I. Kovrigin, A. S. Piskarskas, and A. P. Sukhorukov, IEEE J. Quantum Electron. 4, 828 (1968).
[CrossRef]

Power, P. E.

Press, W. H.

W. H. Press, W. T. Vetterling, S. A. Teukolsky, and B. P. Flanney, Numerical Recipes in C++ (Cambridge U. Press, 2002).
[PubMed]

Rabson, T. A.

T. A. Rabson, H. J. Ruiz, P. L. Shah, and F. K. Tittel, Appl. Phys. Lett. 21, 129 (1972).
[CrossRef]

Rahm, M.

U. Bader, T. Mattern, T. Bauer, J. Barstschke, M. Rahm, A. Borsutzky, and R. Wallenstein, Opt. Commun. 217, 375 (2002).
[CrossRef]

Ruiz, H. J.

T. A. Rabson, H. J. Ruiz, P. L. Shah, and F. K. Tittel, Appl. Phys. Lett. 21, 129 (1972).
[CrossRef]

Schepler, K. L.

Shah, P. L.

T. A. Rabson, H. J. Ruiz, P. L. Shah, and F. K. Tittel, Appl. Phys. Lett. 21, 129 (1972).
[CrossRef]

Shen, Y. R.

Y. R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics (Wiley, 1984).

Siegman, A. E.

W. H. Louisell, A. Yariv, and A. E. Siegman, Phys. Rev. 124, 1646 (1961).
[CrossRef]

Skinner, J. G.

R. G. Smith, J. G. Skinner, J. E. Geusic, and W. G. Nilsen, Phys. Rev. Lett. 12, 97 (1968).

Smith, R. G.

R. G. Smith, J. G. Skinner, J. E. Geusic, and W. G. Nilsen, Phys. Rev. Lett. 12, 97 (1968).

Sukhorukov, A. P.

A. G. Akhmanov, S. A. Akhmanov, R. V. Khokhlov, A. I. Kovrigin, A. S. Piskarskas, and A. P. Sukhorukov, IEEE J. Quantum Electron. 4, 828 (1968).
[CrossRef]

Tang, C. L.

T. G. Giallorenzi and C. L. Tang, Phys. Rev. 166, 225 (1967).
[CrossRef]

Teukolsky, S. A.

W. H. Press, W. T. Vetterling, S. A. Teukolsky, and B. P. Flanney, Numerical Recipes in C++ (Cambridge U. Press, 2002).
[PubMed]

Tittel, F. K.

T. A. Rabson, H. J. Ruiz, P. L. Shah, and F. K. Tittel, Appl. Phys. Lett. 21, 129 (1972).
[CrossRef]

Vetterling, W. T.

W. H. Press, W. T. Vetterling, S. A. Teukolsky, and B. P. Flanney, Numerical Recipes in C++ (Cambridge U. Press, 2002).
[PubMed]

Wagner, W. G.

W. G. Wagner and R. W. Hellwarth, Phys. Rev. 133, A915 (1963).
[CrossRef]

Wallenstein, R.

U. Bader, T. Mattern, T. Bauer, J. Barstschke, M. Rahm, A. Borsutzky, and R. Wallenstein, Opt. Commun. 217, 375 (2002).
[CrossRef]

U. Bader, J. P. Meyn, J. Bartschke, T. Weber, A. Borsutzky, R. Wallenstein, R. G. Batchko, M. M. Fejer, and R. L. Byer, Opt. Lett. 24, 1608 (1999).
[CrossRef]

Weber, T.

Yariv, A.

W. H. Louisell, A. Yariv, and A. E. Siegman, Phys. Rev. 124, 1646 (1961).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

T. A. Rabson, H. J. Ruiz, P. L. Shah, and F. K. Tittel, Appl. Phys. Lett. 21, 129 (1972).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

A. G. Akhmanov, S. A. Akhmanov, R. V. Khokhlov, A. I. Kovrigin, A. S. Piskarskas, and A. P. Sukhorukov, IEEE J. Quantum Electron. 4, 828 (1968).
[CrossRef]

Opt. Commun. (1)

U. Bader, T. Mattern, T. Bauer, J. Barstschke, M. Rahm, A. Borsutzky, and R. Wallenstein, Opt. Commun. 217, 375 (2002).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. (5)

W. H. Louisell, A. Yariv, and A. E. Siegman, Phys. Rev. 124, 1646 (1961).
[CrossRef]

R. L. Byer and S. E. Harris, Phys. Rev. 168, 1064 (1968).
[CrossRef]

D. A. Kleinman, Phys. Rev. 174, 1027 (1968).
[CrossRef]

W. G. Wagner and R. W. Hellwarth, Phys. Rev. 133, A915 (1963).
[CrossRef]

T. G. Giallorenzi and C. L. Tang, Phys. Rev. 166, 225 (1967).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (2)

D. Magde and H. Mahr, Phys. Rev. Lett. 18, 905 (1967).
[CrossRef]

R. G. Smith, J. G. Skinner, J. E. Geusic, and W. G. Nilsen, Phys. Rev. Lett. 12, 97 (1968).

Proc. SPIE (1)

S. Acco, P. Blau, S. Pearl, and A. Arie, Proc. SPIE 6455, 64551A (2007).
[CrossRef]

Other (4)

R. L. Byer, Quantum Electronics: A Treatise, H.Rabin and C.L.Tang, eds. (Academic, 1975), p. 587.

W. H. Press, W. T. Vetterling, S. A. Teukolsky, and B. P. Flanney, Numerical Recipes in C++ (Cambridge U. Press, 2002).
[PubMed]

V. G. Dmitriev, G. G. Gurzadyan, and D. N. Nikogosyan, Handbook of Nonlinear Optical Crystals, 3rd ed. (Springer-Verlag, 1999).

Y. R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics (Wiley, 1984).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

Phase mismatch diagram.

Fig. 2
Fig. 2

Measured and calculated average OPG output powers for 35 mm long PPLN and 80 mm long PPMgLN crystals at different pump power levels.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Measured and calculated average OPG output powers versus gain-length products. (b) Shows larger gain-length products.

Fig. 4
Fig. 4

Measured and calculated spectra of the 1.45 μ m signal wave for different pump power levels and crystal lengths.

Equations (4)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

E s = Δ ω Δ ω φ z φ z φ x φ x time time 0 r W ( φ z , φ x ) β s sinh 2 ( g 0 2 Δ k 2 4 L ) ( g 0 2 Δ k 2 4 ) 2 π r d r d t d φ x d φ z d ω .
g 0 2 = 2 ω s ω i d eff 2 I p ϵ 0 n i ( ω i ) n s ( ω s ) n p c 3 exp ( 2 ( r w 0 ) 2 ) exp ( 2 ( t t 0 ) 2 ) ,
Δ k = k p k g k s cos φ z cos φ x k i 2 ( k s sin φ z ) 2 ( k s sin φ x cos φ z ) 2 .
W ( φ z , φ x ) = exp { 2 ( φ z 2 + φ x 2 ϕ diffraction 2 ) } .

Metrics