in-situ-tapering-chalcogenide-fiber-for-mid-infrared-supercontinuum

<em>In-situ</em> Tapering of Chalcogenide Fiber for Mid-infrared Supercontinuum Generation

Supercontinuum  generation (SCG) in a tapered chalcogenide fiber is desirable for broadening mid-infrared  (or mid-IR, roughly the 2-20 &mu;m wavelength ...

Stanford University 

The output of a long-cavity 2 MHz all-solid-state Nd:YVO(4) picosecond oscillator with nonlinear optical mirror mode locking is used for direct pumping of an optical parametric amplifier seeded with white-light continuum generated in optical fiber by the same laser to generate tunable (5-12 microm) mid-IR radiation.

Tunable mid-infrared MHz-rate picosecond pulses generated by optical parametric amplification of white-light continuum in GaSe.

La sortie d&#39;un long-cavit&eacute; 2 MHz all-solid-state Nd:YVO(4) picoseconde oscillateur avec verrouillage de mode miroir optique non lin&eacute;aire est utilis&eacute; pour le pompage direct d&#39;un amplificateur param&eacute;trique optique ensemenc&eacute;es avec le continuum de la lumi&egrave;re blanche g&eacute;n&eacute;r&eacute;e en fibre optique par le laser pour g&eacute;n&eacute;rer accordable (5-12 microm) rayonnement infrarouge.

Accordables infrarouge moyen MHz-taux picoseconde impulsions g&eacute;n&eacute;r&eacute;es par amplification param&eacute;trique optique du continuum de lumi&egrave;re blanche dans GaSe.

L&#39;output di una cavit&agrave; lunga 2 MHz all solid-state Nd:YVO(4) picosecondo oscillatore con blocco modalit&agrave; specchio ottico non lineare viene utilizzato per il pompaggio diretto di un amplificatore ottico parametrico seminato con luce bianca continuum generati in fibra ottica con lo stesso laser per generare sintonizzabile (5-12 microm) mid-IR radiazione.

Sintonizzabili infrarosso MHz-tasso picosecondo impulsi generati da amplificazione parametrica ottica di continuum di luce bianca in GaSe.

We demonstrated a stable degenerate synchronously pumped femtosecond optical parametric oscillator (SPOPO) as a divide-by-2 subharmonic generator. The SPOPO exhibited passive all-optical self-phase-locking between the pump and signal/idler and thus required no external electronic feedback to produce the phase-locked subharmonic. We employed a type I phase-matched, 1-mm-long, periodically poled MgO:LiNbO3 crystal as the nonlinear gain element and an 80 MHz mode-locked Ti:sapphire laser with 180 fs pulses tuned at 775 nm as the pump. The SPOPO generated transform-limited 70 fs phase-locked output pulses centered at 1550 nm. The self-phase-locking operation was confirmed by separate beat-note measurement techniques with respect to the pump laser and with respect to an external cw laser.

Self-phase-locked degenerate femtosecond optical parametric oscillator.

Nous avons d&eacute;montr&eacute; un stable d&eacute;g&eacute;n&eacute;r&eacute;s femtoseconde pomp&eacute; de mani&egrave;re synchrone oscillateur param&eacute;trique optique (SPOPO) comme un g&eacute;n&eacute;rateur subharmonique diviser par 2. Le SPOPO expos&eacute; passive tout-optique self-phases-verrouillage entre la pompe et le signal et galet et ainsi ne requis aucune r&eacute;troaction &eacute;lectronique externe pour produire le verrouillage de phase subharmoniques. Nous avons utilis&eacute; un type j&#39;ai phase-adapt&eacute;, &eacute;l&eacute;ment de gain MgO:LiNbO3 1-mm de long, p&eacute;riodiquement polaris&eacute;es cristal comme le non lin&eacute;aire et un laser Ti: Sapphire mode bloqu&eacute; &agrave; 80 MHz avec 180 impulsions fs accord&eacute; &agrave; 775 nm sous la pompe. Le SPOPO g&eacute;n&eacute;r&eacute;e transformation limit&eacute;e 70 fs &agrave; verrouillage de phase sortie impulsions centr&eacute;es &agrave; 1550 nm. L&#39;op&eacute;ration de verrouillage self-phases a &eacute;t&eacute; confirm&eacute;e par des techniques de mesure de beat-note distincte en ce qui concerne le laser de pompe et pour ce qui est un laser cw externe.

Oscillateur param&eacute;trique optique Self-phase-locked d&eacute;g&eacute;n&eacute;r&eacute;s femtoseconde.

Abbiamo dimostrato un stabile degenerato in modo sincrono pompato femtosecond ottico parametrico oscillatore (SPOPO) come un generatore subharmonic divide-by-2. Il SPOPO esposto passivo all-optical self-fasi-chiusura tra la pompa e il segnale/tenditore e pertanto non richiesto alcun feedback elettronico esterno per produrre il phase-locked subharmonic. Abbiamo impiegato un tipo di fase-matched, crystal MgO:LiNbO3 1 mm di lunghezza, periodicamente avviene come il non-lineare di guadagno elemento e un laser Ti:sapphire bloccato in modalit&agrave; 80 MHz con 180 impulsi fs sintonizzati a 775 nm come la pompa. Il SPOPO generato trasformazione limitata 70 fs phase-locked uscita impulsi centrati a 1550 nm. L&#39;operazione di self-fasi-chiusura &egrave; stata confermata da tecniche di misurazione di beat-nota separata per quanto riguarda il laser di pompa e rispetto a un laser cw esterni.

Self-fasi-locked degenerato femtosecond ottico oscillatore parametrico.

We explore optical-to-terahertz conversion efficiencies which can be achieved with femto- and picosecond optical pulses in electro-optic crystals with periodically inverted sign of second-order susceptibility. Optimal crystal lengths, pulse durations, pulse formats and focusing are regarded. We show that for sufficiently short (femtosecond) optical pulses, with a pulsewidth much shorter than the inverse terahertz frequency, conversion efficiency does not depend on pulse duration. We also show that by mixing two picosecond pulses (bandwidth-limited or chirped), one can achieve conversion efficiency, which is the same as in the case of femtosecond pulse with the same pulse energy. Additionally, when the group velocity dispersion of optical pulses is small, one can substantially exceed Manley -Rowe conversion limit due to cascaded processes.

Optical generation of narrow-band terahertz packets in periodically inverted electro-optic crystals: conversion efficiency and optimal laser pulse format.

Nous explorons des rendements de conversion de l&#39;optique-&agrave;-t&eacute;rahertz qui peuvent &ecirc;tre r&eacute;alis&eacute;s avec femto - et des impulsions picoseconde optique cristaux &eacute;lectro-optiques avec p&eacute;riodiquement sign invers&eacute; de la susceptibilit&eacute; de second ordre. Longueurs optimales crystal, dur&eacute;es d&#39;impulsion, formats de pouls et mise au point sont consid&eacute;r&eacute;s. Nous montrons que pour suffisamment courte (femtoseconde) impulsions optiques, avec une pulsewidth beaucoup plus courte que la fr&eacute;quence terahertz inverse, rendement de conversion ne d&eacute;pend pas sur la dur&eacute;e de l&#39;impulsion. Nous montrons aussi qu&#39;en m&eacute;langeant deux impulsions picosecondes (largeur de bande limit&eacute;e ou COMPRIMEE), on peut r&eacute;aliser le rendement de conversion, qui est la m&ecirc;me que dans le cas des impulsions femtoseconde avec la m&ecirc;me &eacute;nergie d&#39;impulsion. En outre, lorsque la vitesse de dispersion de groupe d&#39;impulsions optiques est petite, on peut largement d&eacute;passer Manley-limite de conversion Rowe en raison de processus en cascade.

G&eacute;n&eacute;ration optique de paquets de bande &eacute;troite t&eacute;rahertz dans des cristaux &eacute;lectro-optiques p&eacute;riodiquement invers&eacute;s : efficacit&eacute; de conversion et format des impulsions laser optimale.

Esploriamo le efficienze di conversione ottica a terahertz che possono essere raggiunto con femto - e picosecondi ottico impulsi elettro-ottica di cristalli con periodicamente invertito segno di suscettibilit&agrave; di secondo ordine. Lunghezze di cristallo ottimale, le durate di impulso, impulso formati e messa a fuoco sono considerati. Mostriamo che per sufficientemente breve (femtosecondo) ottico impulsi, con una pulsewidth molto pi&ugrave; brevi rispetto alla frequenza inversa terahertz, efficienza di conversione non dipende durata dell&#39;impulso. Mostriamo anche mescolando due impulsi di picosecondo (larghezza di banda limitata o chirpati), uno pu&ograve; realizzare l&#39;efficienza di conversione, che &egrave; lo stesso come nel caso del femtosecond impulsi con la stessa energia di impulso. Inoltre, quando la dispersione di velocit&agrave; di gruppo di impulsi ottici &egrave; piccola, uno pu&ograve; superare sostanzialmente Manley-limite di conversione Rowe a causa di processi a cascata.

Ottica generazione di pacchetti di banda stretta terahertz in cristalli di elettro-ottiche periodicamente invertite: l&#39;efficienza di conversione e formato di impulsi laser ottimale.

A metallic slot waveguide, with a dielectric strip embedded within, is investigated for the purpose of enhancing the optics-to-THz conversion efficiency using the difference-frequency generation (DFG) process. To describe the frequency conversion process in such lossy waveguides, a fully-vectorial coupled-mode theory is developed. Using the coupled-mode theory, we outline the basic theoretical requirements for efficient frequency conversion, which include the needs to achieve large coupling coefficients, phase matching, and low propagation loss for both the optical and THz waves. Following these requirements, a metallic waveguide is designed by considering the trade-off between modal confinement and propagation loss. Our numerical calculation shows that the conversion efficiency in these waveguide structures can be more than one order of magnitude larger than what has been achieved using dielectric waveguides. Based on the distinct impact of the slot width on the optical and THz modal dispersion, we propose a two-step method to realize the phase matching for general pump wavelengths.

Enhancement of optics-to-THz conversion efficiency by metallic slot waveguides.

Un m&eacute;tallique slot de guide d&#39;ondes, avec une bande di&eacute;lectrique imbriqu&eacute;e, est &eacute;tudi&eacute;e afin d&#39;am&eacute;liorer l&#39;efficacit&eacute; de conversion optique-&agrave;-THz en utilisant le processus de g&eacute;n&eacute;ration (DFG) diff&eacute;rence de fr&eacute;quences. Pour d&eacute;crire le processus de conversion de fr&eacute;quence dans ces guides d&#39;ondes avec perte, on &eacute;labore une th&eacute;orie des modes coupl&eacute;s enti&egrave;rement vectorielle. &Agrave; l&#39;aide de la th&eacute;orie des modes coupl&eacute;s, nous exposons les exigences de base th&eacute;oriques pour la conversion de fr&eacute;quence efficace, qui comprennent les besoins pour atteindre des coefficients de couplage grande, phase correspondant, propagation faible perte pour l&#39;optique et les ondes THz. Suite &agrave; ces exigences, un guide d&#39;ondes m&eacute;tallique est con&ccedil;u en tenant compte de l&#39;arbitrage entre le confinement modale et pertes de propagation. Notre calcul num&eacute;rique montre que le rendement de conversion dans ces structures de guide d&#39;ondes peut &ecirc;tre plus d&#39;un ordre de grandeur plus grand que ce qui a &eacute;t&eacute; r&eacute;alis&eacute; &agrave; l&#39;aide de guides d&#39;ondes di&eacute;lectriques. Apr&egrave;s les effets distincts de la largeur de la fente sur l&#39;optique et de la dispersion modale THz, nous proposons une m&eacute;thode en deux &eacute;tapes afin de r&eacute;aliser la phase correspondant &agrave; des longueurs d&#39;onde de pompe g&eacute;n&eacute;rales.

Am&eacute;lioration de l&#39;efficacit&eacute; de conversion optique-&agrave;-THz de guides d&#39;ondes m&eacute;talliques fente.

Un metallico slot guida d&#39;onda, con una striscia dielettrica incorporata all&#39;interno, &egrave; studiato allo scopo di migliorare l&#39;efficienza di conversione ottica-THz mediante il processo di generazione (DFG) differenza di frequenza. Per descrivere il processo di conversione di frequenza in tali guide d&#39;onda lossy, &egrave; sviluppata una teoria di accoppiate-modalit&agrave; vettoriale completamente. Utilizzando la teoria di accoppiate-modalit&agrave;, si struttura teorici requisiti fondamentali per la conversione di frequenza efficiente, che comprendono la necessit&agrave; di raggiungere coefficienti di accoppiamento grande, fase di corrispondenza e perdita di bassa propagazione per l&#39;ottica e onde THz. A seguito di questi requisiti, una guida d&#39;onda metallica &egrave; stata progettata tenendo in considerazione il trade-off tra il confinamento modale e perdita di propagazione. Il nostro calcolo numerico dimostra che l&#39;efficienza di conversione in queste strutture di guida d&#39;onda pu&ograve; essere pi&ugrave; di un ordine di grandezza maggiore di quello che &egrave; stato raggiunto utilizzando le guide d&#39;onda dielettriche. Basato sull&#39;impatto della larghezza di slot su ottica e dispersione modale THz distinto, proponiamo un metodo in due fasi per realizzare la fase di matching per lunghezze d&#39;onda pompa generale.

Miglioramento dell&#39;efficienza di conversione ottica-THz di guide d&#39;onda metalliche slot.

The intracavity signal and idler pulses of a low-loss synchronously pumped doubly resonant optical parametric oscillator were characterized experimentally and simulated numerically versus cavity-length detuning. At operation several hundreds of times above threshold, the detunings that maximize the intracavity average power do not necessarily maximize the temporal overlap of the signal and idler pulses, as is desirable for devices making use of intracavity mixing. Independent control of the signal and idler cavity lengths allowed control of the widths and temporal positioning of the pulses. Numerical studies were performed exploring the intracavity power and temporal overlap of the signal and idler pulses under various group-velocity-mismatch conditions. There was good agreement between the experimental and numerical simulation results.

Characterization and control of pulse shapes in a doubly resonant synchronously pumped optical parametric oscillator.

Le signal intracavit&eacute; et impulsions oisif d&#39;une faible perte synchroniquement pomp&eacute; doublement r&eacute;sonnant oscillateur param&eacute;trique optique ont &eacute;t&eacute; caract&eacute;ris&eacute;es exp&eacute;rimentalement et simul&eacute;es num&eacute;riquement par rapport &agrave; la cavit&eacute;-longueur d&eacute;saccordage. &Agrave; op&eacute;ration plusieurs centaines de fois au-dessus de seuil, les d&eacute;saccords qui maximisent la puissance moyenne intracavit&eacute; ne pas n&eacute;cessairement maximiser le chevauchement temporel du signal et impulsions oisif, tel qu&#39;il est souhaitable pour les dispositifs recourant de mixage intracavit&eacute;. Contr&ocirc;le ind&eacute;pendant du signal et des longueurs de cavit&eacute; idlers autoris&eacute;e contr&ocirc;le des largeurs et positionnement temporel des impulsions. &Eacute;tudes num&eacute;riques ont &eacute;t&eacute; r&eacute;alis&eacute;es en explorant la puissance intracavit&eacute; et chevauchement temporel du signal et des impulsions oisif dans diverses conditions de vitesse-incompatibilit&eacute; de groupe. Il y avait bonne concordance entre les r&eacute;sultats exp&eacute;rimentaux et num&eacute;riques de simulation.

Caract&eacute;risation et contr&ocirc;le de formes d&#39;impulsion dans un doublement r&eacute;sonance synchrone pomp&eacute; oscillateur param&eacute;trique optique.

Il segnale si e impulsi folli di un low-loss in modo sincrono pompato doppiamente risonante ottico parametrico oscillatore erano caratterizzati sperimentalmente e simulati numericamente versus detuning cavit&agrave;-lunghezza. All&#39;operazione di diverse centinaia di volte sopra la soglia, il detunings che massimizza la potenza media non si necessariamente massimizzare la sovrapposizione temporale del segnale e impulsi folli, come &egrave; auspicabile per i dispositivi che fanno uso di miscelazione si. Controllo indipendente del segnale e tenditore lunghezze cavit&agrave; ha permesso il controllo delle larghezze e posizionamento temporale degli impulsi. Sono stati eseguiti studi numerici esplorando la potenza si e la sovrapposizione temporale del segnale e impulsi folli in varie condizioni di mancata corrispondenza di velocit&agrave; del gruppo. C&#39;era buona concordanza tra i risultati della simulazione numerica e sperimentale.

Caratterizzazione e controllo di forme di impulso in un doppiamente risonante in modo sincrono pompato ottico oscillatore parametrico.

We present a new technique suitable for generating broadband phase- and frequency-locked frequency combs in the mid-infrared. Our source is based on a degenerate optical parametric oscillator (OPO) which rigorously both down-converts and augments the spectrum of a pump frequency comb provided by a commercial mode-locked near-IR laser. Low intracavity dispersion, combined with extensive cross-mixing of comb components, results in extremely broad instantaneous mid-IR bandwidths. We achieve an output power of 60 mW and 20 dB bandwidth extending from 2500 to 3800 nm. Among other applications, such a source is well-suited for coherent Fourier-transform spectroscopy in the absorption-rich mid-IR 'molecular fingerprint' region.

Broadband degenerate OPO for mid-infrared frequency comb generation.

Nous pr&eacute;sentons une nouvelle technique permettant de g&eacute;n&eacute;rer des peignes de fr&eacute;quence &agrave; large bande et fr&eacute;quence-verrouillage de phase dans l&#39;infrarouge moyen. Notre source est issu d&#39;un d&eacute;g&eacute;n&eacute;r&eacute; oscillateur param&eacute;trique optique (OPO) rigoureusement fois convertit vers le bas et augmente le spectre d&#39;un peigne de fr&eacute;quence pompe fourni par un laser &agrave; infrarouge proche commercial mode bloqu&eacute;. Intracavit&eacute; faible dispersion, combin&eacute;e &agrave; une vaste Croix-m&eacute;lange des composants du peigne, traduit par extr&ecirc;mement larges bandes passantes les IR moyen instantan&eacute;s. Nous atteindre une puissance de 60 mW et 20 dB bande passante allant de 2500 &agrave; 3800 nm. Entre autres applications, une telle source est adapt&eacute;e pour la spectroscopie de Fourier coh&eacute;rente dans la r&eacute;gion riche en absorption mid-IR &laquo; empreinte mol&eacute;culaire &raquo;.

Large bande OPO d&eacute;g&eacute;n&eacute;r&eacute;e pour g&eacute;n&eacute;ration de peigne de fr&eacute;quence infrarouge moyen.

Vi presentiamo una nuova tecnica adatta per la generazione di pettini di frequenza bloccato di fase e frequenza a banda larga nella mid-infrared. La nostra fonte &egrave; basata su un degenerato oscillatore parametrico ottico (OPO) che rigorosamente sia gi&ugrave;-converte e aumenta lo spettro di un pettine di frequenze pompa fornito da un laser a infrarossi bloccato in modalit&agrave; commerciale. Si bassa dispersione, combinata con ampia croce-miscelazione di componenti di pettine, risultato estremamente ampia larghezza di banda di mid-IR istantanea. Otteniamo una potenza di 60 mW e 20 dB di larghezza di banda si estende da 2500 a 3800 nm. Tra le altre applicazioni, tale fonte &egrave; adatto per la spettroscopia di trasformata di Fourier coerente nella regione ricca di assorbimento mid-IR &#39;impronte molecolari&#39;.

OPO degenerato a banda larga per la generazione del pettine di frequenza infrarosso.

We report the extension of broadband degenerate OPO operation further into mid-infrared. A femtosecond thulium fiber laser with output centered at 2050 nm synchronously pumps a 500-Î¼m-long crystal of orientation patterned GaAs providing broadband gain centered at 4.1 Âµm. We observe a pump threshold of 17 mW and output bandwidth extending from 2.6 to 6.1 Âµm at the -30 dB level. Average output power was 37 mW. Appropriate resonator group dispersion is a key factor for achieving degenerate operation with instantaneously broad bandwidth. The output spectrum is very sensitive to absorption and dispersion introduced by molecular species inside the OPO cavity.

Octave-spanning ultrafast OPO with 2.6-6.1 Âµm instantaneous bandwidth pumped by femtosecond Tm-fiber laser.

Nous rapportons la prolongation de haut d&eacute;bit d&eacute;g&eacute;n&eacute;r&eacute;e OPO op&eacute;ration plus loin dans l&#39;infrarouge moyen. Un laser femtoseconde de fibre du thulium avec sortie centr&eacute;e &agrave; 2050 nm synchroniquement pompes d&#39;orientation &agrave; motifs GaAs gain haut d&eacute;bit fournissant centr&eacute;e &agrave; 4,1 &micro;m, un cristal de longueur de 500 &mu;m. Nous observons un seuil de pompe de 17 mW et sortie bande passante allant de 2,6 &agrave; 6,1 &micro;m au niveau-30 dB. Sortie moyenne puissance &eacute;tait 37 mW. Dispersion du groupe r&eacute;sonateur appropri&eacute;e est un facteur cl&eacute; pour la r&eacute;alisation d&#39;op&eacute;ration d&eacute;g&eacute;n&eacute;r&eacute;e avec une bande passante large instantan&eacute;ment. Le spectre de sortie est tr&egrave;s sensible &agrave; l&#39;absorption et la dispersion introduites par des esp&egrave;ces mol&eacute;culaires &agrave; l&#39;int&eacute;rieur de la cavit&eacute; de l&#39;OPO.

Octave-couvrant l&#39;OPO ultrarapide avec 2,6-6.1 &micro;m bande passante instantan&eacute;e pomp&eacute; par laser femtoseconde &agrave; Tm-fibre.

Riportiamo l&#39;estensione della banda larga degenerato OPO operazione ulteriormente in mid-infrared. Un laser a femtosecondi Tulio fibra con uscita centrato in modo sincrono al 2050 nm pompe un cristallo 500 &mu;m-lunga di orientamento patterned GaAs fornire banda larga guadagno centrato a 4,1 &micro;m. Osserviamo una soglia pompa di 17 mW e uscita della larghezza di banda si estende da 2.6 a 6,1 &micro;m a livello di-30 dB. Media di uscita potenza era 37 mW. Dispersione del gruppo risonatore appropriata &egrave; un fattore chiave per realizzare degenere operazione con istantaneamente ampia larghezza di banda. Lo spettro di uscita &egrave; molto sensibile all&#39;assorbimento e dispersione introdotto da specie molecolare all&#39;interno della cavit&agrave; OPO.

Octave-spanning OPO ultraveloce con 2.6-6.1 &micro;m di banda istantanea pompato da laser a femtosecondi Tm-fibra.

We study coherence properties of a Ï‡(Â²) optical parametric oscillator (OPO), which produces 2/3-octave-wide spectrum centered at the subharmonic (3120 nm) of the femtosecond pump laser. Our method consists of interfering the outputs of two identical, but independent OPOs pumped by the same laser. We demonstrate that the two OPOs show stable spatial and temporal interference and are mutually locked in frequency and in phase. By observing a collective heterodyne beat signal between the two OPOs we show that one can deterministically choose, by cavity length adjustment, between the two frequency states corresponding to the two sets of modes shifted with respect to each other by half of the laser pulse repetition rate. Moreover, we observe that the existence of two opposite phase states, a known common feature of a parametrically driven n = 2 subharmonic oscillator, reveals itself in our experiment as a common phase, 0 or Ï€, being established through the whole set of some 300 thousand longitudinal modes.

Coherence properties of a broadband femtosecond mid-IR optical parametric oscillator operating at degeneracy.

Nous &eacute;tudions les propri&eacute;t&eacute;s de coh&eacute;rence d&#39;une &chi;(&sup2;) oscillateur param&eacute;trique optique (OPO), qui produit les 2/3 octave largeur spectre centr&eacute; &agrave; la sous-harmonique (3120 nm) du laser femtoseconde pompe. Notre m&eacute;thode consiste &agrave; interf&eacute;rer les sorties des deux OPOs identiques, mais ind&eacute;pendantes, pomp&eacute;s par le laser. Nous d&eacute;montrons que les deux OPOs montrent des interf&eacute;rences spatiales et temporelles stables et sont verrouill&eacute;es mutuellement en fr&eacute;quence et en phase. En observant un signal de battement h&eacute;t&eacute;rodyne collectif entre les deux OPOs, nous montrons qu&#39;on peut choisir de fa&ccedil;on d&eacute;terministe, par ajustement de cavit&eacute; de longueur, entre les &Eacute;tats de deux fr&eacute;quences correspondant aux deux ensembles de modes d&eacute;cal&eacute; par rapport &agrave; l&#39;autre par la moiti&eacute; de la fr&eacute;quence de r&eacute;p&eacute;tition d&#39;impulsions laser. De plus, nous observons que l&#39;existence de deux en face de la phase pr&eacute;cise, une caract&eacute;ristique commune connue d&#39;un conduit de fa&ccedil;on param&eacute;trique n = 2 oscillateurs subharmoniques, se r&eacute;v&egrave;le dans notre exp&eacute;rience comme une phase commune, 0 ou &pi;, mis en place par le biais de l&#39;ensemble des certains modes longitudinaux de 300 mille.

Propri&eacute;t&eacute;s de coh&eacute;rence d&#39;une large bande femtoseconde mid-IR oscillateur param&eacute;trique optique fonctionnant &agrave; la d&eacute;g&eacute;n&eacute;rescence.

Si studiano le propriet&agrave; di coerenza di un &chi;(&sup2;) ottico parametrico oscillatore (OPO), che produce i 2/3-ottava-largo spettro centrato a subharmonic (3120 nm) del femtosecond laser pompa. Il nostro metodo consiste nell&#39;interferire le uscite di due identici, ma indipendente OPOs pompato dal laser stesso. Dimostriamo che il due OPOs Visualizza stabile interferenze spaziali e temporali e sono bloccati reciprocamente in frequenza e in fase. Osservando un segnale del battimento eterodina collettivo tra i due OPOs dimostriamo che si pu&ograve; in modo deterministico scegliere, dalla regolazione della lunghezza di cavit&agrave;, tra il frequenza di due stati corrispondenti ai due set di modalit&agrave; spostato rispetto alla vicenda di met&agrave; del tasso di ripetizione di impulso laser. Inoltre, osserviamo che afferma l&#39;esistenza di due opposte fase, una caratteristica comune nota di un parametricamente guidato n = 2 subharmonic oscillatore, si rivela nel nostro esperimento come una fase comune, 0 o &pi;, essendo stabilita attraverso l&#39;intera serie di alcuni modi longitudinali di 300 mila.

Propriet&agrave; di coerenza di un femtosecondo a banda larga mid-IR ottico parametrico oscillatore operante a degenerazione.

We demonstrate a novel all-optical quantum random number generator (RNG) based on above-threshold binary phase state selection in a degenerate optical parametric oscillator (OPO). Photodetection is not a part of the random process, and no post processing is required for the generated bit sequence. We show that the outcome is statistically random with 99% confidence, and verify that the randomness is due to the phase of initiating photons generated through spontaneous parametric down conversion of the pump, with negligible contribution of classical noise sources. With the use of micro- and nanoscale OPO resonators, this technique offers a promise for simple, robust, and high-speed on-chip all-optical quantum RNGs.

All-optical quantum random bit generation from intrinsically binary phase of parametric oscillators.

Nous d&eacute;montrons un roman quantique tout-optique g&eacute;n&eacute;rateur de nombres al&eacute;atoires (RNG) bas&eacute; sur la s&eacute;lection de l&#39;&Eacute;tat au-dessus de seuil de phase binaire dans un d&eacute;g&eacute;n&eacute;r&eacute; oscillateur param&eacute;trique optique (OPO). Photod&eacute;tection ne fait pas partie du processus al&eacute;atoire, et aucun post-traitement n&#39;est requis pour la s&eacute;quence de bits g&eacute;n&eacute;r&eacute;. Nous montrons que l&#39;issue est statistiquement al&eacute;atoire avec confiance de 99 % et v&eacute;rifier que le caract&egrave;re al&eacute;atoire est due &agrave; la phase de lancement de photons g&eacute;n&eacute;r&eacute; par spontan&eacute;e param&eacute;trique abaissement de la pompe, avec une contribution n&eacute;gligeable les sources de bruit classique. Avec l&#39;utilisation des micro - et nanom&eacute;trique r&eacute;sonateurs OPO, cette technique offre une promesse simple, robuste et &agrave; haute vitesse sur puce tout-optique quantique RNG.

G&eacute;n&eacute;ration de bits al&eacute;atoires de tout-optique quantique de phase binaire intrins&egrave;quement d&#39;oscillateurs param&eacute;triques.

Dimostriamo un romanzo ottica quantistica generatore di numeri casuali (RNG) basato sulla selezione stato fase binario sopra soglia in un oscillatore parametrico ottico degenerato (OPO). Fotorivelatori non sono una parte del processo casuale, e nessun post processing &egrave; richiesto per la sequenza di bit generato. Dimostriamo che il risultato &egrave; statisticamente casuale con 99% di confidenza e verificare che la casualit&agrave; &egrave; dovuto alla fase di avvio di fotoni generata attraverso spontanea parametric down conversione della pompa, con trascurabile contributo delle sorgenti di rumore classico. Con l&#39;uso di micro - e nanometriche risonatori OPO, questa tecnica offre una promessa per semplice, robusto e ad alta velocit&agrave; su chip ottica quantistica RNG.

Ottica quantistica generazione casuale di bit dalla fase intrinsecamente binario di oscillatori parametrici.

We demonstrate mid-infrared (mid-IR) supercontinuum generation (SCG) with instantaneous bandwidth from 2.2 to 5 Î¼m at 40 dB below the peak, covering the wavelength range desirable for molecular spectroscopy and numerous other applications. The SCG occurs in a tapered As(2)S(3) fiber prepared by in-situ tapering and is pumped by femtosecond pulses from the subharmonic of a mode-locked Er-doped fiber laser. Interference with a narrow linewidth c.w. laser verifies that the coherence properties of the near-IR frequency comb have been preserved through these cascaded nonlinear processes. With this approach stable broad mid-IR frequency combs can be derived from commercially available near-IR frequency combs without an extra stabilization mechanism.

Mid-infrared supercontinuum generation in tapered chalcogenide fiber for producing octave-spanning frequency comb around 3 Î¼m.

Nous d&eacute;montrons g&eacute;n&eacute;ration moyen infrarouge (IR moyen) supercontinuum (SCG) avec bande passante instantan&eacute;e de 2,2 &agrave; 5 &mu;m &agrave; 40 dB en dessous du PIC, couvrant la gamme de longueur d&#39;onde souhaitable pour la spectroscopie mol&eacute;culaire et de nombreuses autres applications. La CTB est pr&eacute;sent dans une fibre As(2)S(3) conique, pr&eacute;par&eacute;e par in situ s&#39;amenuisant et est pomp&eacute;e par impulsions femtoseconde de la sous-harmonique d&#39;un laser mode bloqu&eacute; de fibre dop&eacute;e &agrave; l&#39;Er. Interf&eacute;rence avec un laser de c.w. &agrave; spectre &eacute;troit v&eacute;rifie que les propri&eacute;t&eacute;s de coh&eacute;rence du peigne fr&eacute;quence infrarouge proche ont &eacute;t&eacute; conserv&eacute;es par le biais de ces processus non lin&eacute;aires en cascade. Avec cette fr&eacute;quence sur l&#39;IR moyen stable large approche peignes peuvent &ecirc;tre d&eacute;riv&eacute;s de peignes de fr&eacute;quences disponibles dans le commerce de proche infrarouge sans un m&eacute;canisme de stabilisation suppl&eacute;mentaire.

G&eacute;n&eacute;ration de supercontinuum infrarouge moyen en fibres de chalcog&eacute;nure conique pour la production de peigne de fr&eacute;quence couvrant octave autour de 3 &mu;m.

Dimostriamo generazione infrarosso (mid-IR) supercontinuum (SCG) con larghezza di banda istantanea da 2,2 a 5 &mu;m a 40 dB di sotto del picco, che copre la gamma di lunghezza d&#39;onda desiderabile per spettroscopia molecolare e numerose altre applicazioni. Il SCG si verifica in una conica fibra As(2)S(3) preparata da in situ si assottiglia e viene pompata da femtosecond impulsi da subharmonic di un laser a fibra drogata da Er bloccato in modalit&agrave;. Interferenza con un laser di c.w. linewidth stretto verifica che le propriet&agrave; di coerenza del pettine di frequenza vicino-IR sono state conservate attraverso questi processi non lineari a cascata. Con questa approccio ampio mid-IR frequenza pettini possono essere derivati da pettini di frequenza vicino-IR commercialmente disponibile senza un meccanismo di stabilizzazione supplementare.

Generazione di supercontinuum infrarosso in fibra calcogenuri conico per la produzione di ottava-spanning pettine di frequenze intorno a 3 &mu;m.

We report generation of 48 fs pulses at a center wavelength of 2070 nm using a degenerate optical parametric oscillator (OPO) synchronously-pumped with a commercially available 36-MHz, femtosecond, mode-locked, Yb-doped fiber laser. The spectral bandwidth of the output is ~137 nm, corresponding to a theoretical, transform-limited pulse width of 33 fs. The threshold of the OPO is less than 10 mW of average pump power. By tuning the cavity length, the output spectrum covers a spectral width of more than 400 nm, limited only by the bandwidth of the cavity mirrors.

Sub-50 fs pulses around 2070 nm from a synchronously-pumped, degenerate OPO.

Nous rapportons la g&eacute;n&eacute;ration d&#39;impulsions de fs 48 &agrave; une longueur d&#39;onde centrale de 2070 nm &agrave; l&#39;aide d&#39;un d&eacute;g&eacute;n&eacute;r&eacute; oscillateur param&eacute;trique optique (OPO) synchrone pomp&eacute; avec 36 MHz disponible dans le commerce, femtoseconde, laser &agrave; fibre de mode bloqu&eacute;, dop&eacute;s Yb. La bande spectrale de la sortie est ~ 137 nm, correspondant &agrave; une largeur d&#39;impulsion th&eacute;orique, transformation limit&eacute;e de 33 fs. Le seuil de l&#39;OPO est inf&eacute;rieure &agrave; 10 mW de puissance de pompe moyenne. Par le r&eacute;glage de la longueur de la cavit&eacute;, le spectre de sortie couvre une largeur spectrale de plus de 400 nm, limit&eacute;e seulement par la bande passante des miroirs de cavit&eacute;.

Impulsions de Sub-50 fs autour de 2070 nm d&#39;une fa&ccedil;on synchrone pomp&eacute;, d&eacute;g&eacute;n&eacute;rer OPO.

Segnaliamo che la generazione di impulsi di fs 48 ad una lunghezza d&#39;onda di centro di 2070 nm utilizzando un oscillatore parametrico ottico degenerato (OPO) in modo sincrono-pompato con commercialmente disponibile 36-MHz, femtosecondo, laser fibra drogata Yb bloccato in modalit&agrave;. La larghezza di banda spettrale dell&#39;output &egrave; ~ 137 nm, corrispondente a una larghezza di impulso teorico, trasformazione-limitata di 33 fs. La soglia dell&#39;OPO &egrave; inferiore a 10 mW di potenza media della pompa. Sintonizzando la lunghezza della cavit&agrave;, lo spettro di uscita copre una larghezza spettrale di pi&ugrave; di 400 nm, limitata solo dalla banda degli specchi cavit&agrave;.

Impulsi sub-50 fs intorno 2070 nm da un OPO pompato in modo sincrono, degenerato.

We measure the carrier envelope offset (CEO) frequency of the mid-infrared frequency comb (wavelength tunable between 3 and 6Â Î¼m) from a doubly resonant nondegenerate synchronously pumped optical parametric oscillator (SPOPO) as a function of the CEO frequency of the Tm-fiber pump laser. We show that the CEO frequency of the SPOPO signal wave is a linear function of the CEO frequency of the pump laser, with a slope determined by the signal to pump center-frequency ratio.

Carrier envelope offset frequency of a doubly resonant, nondegenerate, mid-infrared GaAs optical parametric oscillator.

Nous mesurons l&#39;enveloppe offset (CEO) fr&eacute;quence de la porteuse le peigne de fr&eacute;quence moyen infrarouge (longueur d&#39;onde accordable entre 3 et 6 &mu;m) d&#39;un doublement de r&eacute;sonant non-d&eacute;g&eacute;n&eacute;r&eacute; synchroniquement pomp&eacute; oscillateur param&eacute;trique optique (SPOPO) en fonction de la fr&eacute;quence de CEO du laser pompe Tm-fibre. Nous montrons que la fr&eacute;quence de CEO de l&#39;onde de signal SPOPO est une fonction lin&eacute;aire de la fr&eacute;quence de CEO de laser &agrave; pompe, avec une pente d&eacute;termin&eacute;e par le rapport signal sur pompe-fr&eacute;quence centrale.

Enveloppe porteuse d&eacute;calage de fr&eacute;quence d&#39;un doublement de r&eacute;sonnant, non d&eacute;g&eacute;n&eacute;r&eacute;, infrarouge moyen GaAs oscillateur param&eacute;trique optique.

Misuriamo la frequenza della portante busta offset (CEO) del pettine di frequenza infrarosso (lunghezza d&#39;onda sintonizzabile tra 3 e 6 &mu;m) da un doppiamente risonante non degenere in modo sincrono pompato ottico parametrico oscillatore (SPOPO) come una funzione della frequenza del laser di pompa Tm-fibra CEO. Mostriamo che la frequenza di CEO dell&#39;onda SPOPO segnale &egrave; una funzione lineare della frequenza del laser di pompa, con una pendenza determinata dalla pompa centro-frequenza rapporto segnale CEO.

Article	Year
Tunable mid-infrared MHz-rate picosecond pulses generated by optical parametric amplification of white-light continuum in GaSe. Optics letters\| PubMed ID: 17392906	2007
Self-phase-locked degenerate femtosecond optical parametric oscillator. Optics letters\| PubMed ID: 18709125	2008
Optical generation of narrow-band terahertz packets in periodically inverted electro-optic crystals: conversion efficiency and optimal laser pulse format. Optics express\| PubMed ID: 19503563	2006
Enhancement of optics-to-THz conversion efficiency by metallic slot waveguides. Optics express\| PubMed ID: 19654758	2009
Characterization and control of pulse shapes in a doubly resonant synchronously pumped optical parametric oscillator. Applied optics\| PubMed ID: 20733617	2010
Broadband degenerate OPO for mid-infrared frequency comb generation. Optics express\| PubMed ID: 21451655	2011
Octave-spanning ultrafast OPO with 2.6-6.1 Âµm instantaneous bandwidth pumped by femtosecond Tm-fiber laser. Optics express\| PubMed ID: 22453385	2012
Coherence properties of a broadband femtosecond mid-IR optical parametric oscillator operating at degeneracy. Optics express\| PubMed ID: 22453407	2012
All-optical quantum random bit generation from intrinsically binary phase of parametric oscillators. Optics express\| PubMed ID: 23038574	2012
Mid-infrared supercontinuum generation in tapered chalcogenide fiber for producing octave-spanning frequency comb around 3 Î¼m. Optics express\| PubMed ID: 23187184	2012
Sub-50 fs pulses around 2070 nm from a synchronously-pumped, degenerate OPO. Optics express\| PubMed ID: 23262708	2012
Carrier envelope offset frequency of a doubly resonant, nondegenerate, mid-infrared GaAs optical parametric oscillator. Optics letters\| PubMed ID: 23595427	2013

Konstantin L. Vodopyanov

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