Abstract

We demonstrate a method to generate enhanced nonlinear Cherenkov radiation (NCR) in the bulk medium by utilizing the total reflection on the physical boundaries inside the crystal. This is the experimental demonstration of enhanced NCR by a sharp χ(2) modulation from 0 to 1, and a new way for generating enhanced NCR in addition to using the waveguide structures and the ferroelectric domain walls, which also possesses a better beam quality for applications.

© 2013 Optical Society of America

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Figures (4)

Fig. 1.
Fig. 1.

(a) Through total internal reflection on the crystal boundary, NCR can be produced by the sum frequency polarization wave. (b) and (c) Phase-matching geometries of different dispersion situations with normal and oblique incidence.

Fig. 2.
Fig. 2.

(a) Schematic of the experimental setup. (b)–(d) Photographs of NCR with different incident angles.

Fig. 3.
Fig. 3.

Comparison of NCR from the bulk crystal boundary and from PPLN.

Fig. 4.
Fig. 4.

(a) External emergence angle of NCR and collinear SH as a function of the external incident angle. (b) The bright spot in the middle is degenerated NCR [point A in (a)]. (c) NCR and collinear SH overlap [point B in (a)]. The color ring on the periphery is conical SH caused by scattering light of lower-frequency components. (d) and (e) are the corresponding phase-matching geometries of (b) and (c), respectively.

Equations (2)

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PNL=4ε0deffE12ei[(k⃗1+k⃗1)·r⃗2ωt],
n1ocosα=n2en2on2o2+n2e2tg2θ.

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