Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)


Образец для цитирования:

Морозов Ю. А. Анализ устойчивости состояния равновесия внутрирезонаторного оптического параметрического генератора: Метод разложения по малому параметру //Известия вузов. ПНД. 2020. Т. 28, вып. 4. С. 348-360. DOI: https://doi.org/10.18500/0869-6632-2020-28-4-348-360

Опубликована онлайн: 
31.08.2020
Язык публикации: 
русский
УДК: 
535.015; 535.14; 535.530; 537.86

Анализ устойчивости состояния равновесия внутрирезонаторного оптического параметрического генератора: Метод разложения по малому параметру

Авторы: 
Морозов Юрий Александрович, Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Тип статьи для РИНЦ: 
RAR научная статья
Аннотация: 

Цель настоящего исследования – в модели динамической системы с запаздыванием определить в аналитическом виде характеристики линейной устойчивости стационарного состояния оптического параметрического генератора с внутрирезонаторной накачкой полупроводниковым дисковым лазером. Методы. Для построения аналитического решения задачи используется метод разложения по степеням одного из малых параметров, входящих в систему. Результаты аналитического решения сопоставляются с точными численными решениями. Результаты. Показано, что при интенсивности первичной накачки, не достигающей порогового значения параметрической генерации σOPO, стационарное состояние всегда устойчиво, как в обычном полупроводниковом дисковом лазере. Малые отклонения релаксируют к стационарному состоянию в виде импульсной последовательности с периодом следования, равным времени обхода по резонатору. Представлены соотношения, определяющие декремент затухания и несущую частоту импульсной последовательности. Относительные изменения амплитуды импульсной последовательности за один обход по резонатору не зависят от времени этого обхода. Показано, что в постпороговом режиме существует такая величина накачки σAH > σOPO, что устойчивость стационарного состояния нарушается в результате бифуркации Андронова–Хопфа. Обсуждение. Результаты проведенных исследований найдут применение при создании и анализе характеристик новых устройств оптического диапазона, построенных на принципе нелинейно-оптического взаимодействия

DOI: 
10.18500/0869-6632-2020-28-4-348-360
Библиографический список: 
  1. Faist J., Capasso F., Sivco D.L., Sirtori C., Hutchinson A.L., and Cho A.Y. Quantum cascade laser // Science. 1994. Vol. 264. P. 553–556.
  2. Tittel F.K., Richter D., and Fried A. Mid-Infrared Laser Applications in Spectroscopy. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2003. 516 p.
  3. He Y., Xu D., Yao J., Wang Y., Guo Y., Zhu X., Yan C., Tang L., Li J., Zhong K., Wu Y., and Yao J. Intracavity-pumped, mid-infrared tandem optical parametric oscillator based on BaGa4Se7 crystal // IEEE Phot. Journal. 2019. Vol. 11. 1300109 (10 pp).
  4. Das S. Optical parametric oscillator: Status of tunable radiation in mid-IR to IR spectral range based on ZnGeP2 crystal pumped by solid state lasers // Optical and Quant. Electronics. 2019. Vol. 51. 70 (47 pp).
  5. Deng C. Modeling of self-pumped singly resonant optical parametric oscillator // IEEE Phot. Journal. 2018. Vol. 10. 1502212 (13 pp).
  6. Ebrahim-Zadeh M., Kumar S.C., Esteban-Martin A., and Samanta G.K. Breakthroughs in photonics 2012: Breakthroughs in optical parametric oscillators // IEEE Phot. Journal. 2013. Vol. 5. 0700105 (5 pp).
  7. Stothard D.J.M., Hopkins J.-M., Burns D., and Dunn M.H. Stable, continuous-wave, intracavity, optical parametric oscillator pumped by a semiconductor disk laser (VECSEL) // Optics Express. 2009. Vol. 17. P. 10648–10658.
  8. Morozov Y.A., Morozov M.Y., Kozlovsky V.I., and Okhotnikov O.G. Compact intracavity singlyresonant optical parametric oscillator pumped by GaSb-based vertical external cavity surfaceemitting laser: Concept and the main operational characteristics // IEEE J. of Selected Topics in Quantum Electron. 2015. Vol. 21. 1603105 (5 pp).
  9. Turnbull G.A., Dunn M.H., and Ebrahimzadeh M. Continuous-wave, intracavity optical parametric oscillators: An analysis of power characteristics // Appl. Phys B. 1998. Vol. 66. P. 701–710.
  10. Debuisschert T., Raffy J., Pocholle J.P., and Papuchon M. Intracavity optical parametric oscillator: Study of the dynamics in pulsed regime // JOSA B. 1996. Vol. 13. P. 1569–1587.
  11. Morozov Y.A. Transient power characteristics of a compact singly resonant intracavity optical parametric oscillator pumped by a semiconductor disk laser // JOSA B. 2016. Vol. 33. P. 1470–1475.
  12. Morozov Y.A., Morozov M.Y., Balakin M., Kochkurov L.A., and Konyukhov A.I. Time-delay model of nonlinear frequency down-conversion in the cavity of a semiconductor disk laser // Phys. Rev. Applied. 2019. Vol. 11. 044027 (8 pp).
  13. Lang R. and Kobayashi K. External optical feedback effects on semiconductor injection laser properties // IEEE J. Quantum Electron. 1980. Vol. 16. P. 347–355.
  14. Engelborghs K., Luzyanina T., and Roose D. Numerical bifurcation analysis of delay differential equations using DDE-BIFTOOL // ACM Transactions on Mathematical Software. 2002. Vol. 28. P. 1–21.
  15. Найфэ A. Введение в методы возмущений. Москва: Наука, 1984. 535 p.
  16. Морозов М.Ю., Морозов Ю.А., Красникова И.В. Динамические режимы двухчастотного лазера с вертикальным внешним резонатором // Радиотехника и электроника. 2010. Т. 55, вып. 10. С. 1243–1249.
  17. Tredicce J.R., Arecchi F.T., Lippi G.L., and Puccioni G.P. Instabilities in lasers with an injected signal // JOSA B. 1985. Vol. 2. P. 173–183.
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 51)