#P-31 + elevator pitch


Diody laserowe jako czułe detektory dwufotonowe
w interferometrycznej charakteryzacji impulsów

Adrian F. CHLEBOWSKI, Łukasz A. STERCZEWSKI, Jarosław Z. SOTOR

Grupa Elektroniki Laserowej i Światłowodowej, Wydział Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów,
Politechnika Wrocławska, ul. Wybrzeże Stanisława Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Szybka i dokładna charakteryzacja czasu trwania i kształtu impulsów optycznych jest niezbędna dla zastosowań laserów w ultraszybkiej spektroskopii, modyfikacji materiałów i komunikacji optycznej. Konwencjonalne metody pomiaru ultrakrótkich impulsów opierają się na procesach nieliniowych drugiego rzędu. Jeśli zamiast tego, wykorzysta się absorpcję dwufotonową (TPA), która jest procesem nieliniowym trzeciego rzędu, pomiary impulsów laserowych możliwe są bez dopasowania fazowego i polaryzacji względem kryształu, co znacząco upraszcza diagnostykę (Rys. 1a). W odróżnieniu od typowo stosowanych detektorów dwufotonowych wykorzystujemy TPA występujące samoistnie w diodzie laserowej InGaAsP (1,3 µm) z wnęką Fabry-Pérot (FP).



Rys. 1. (a) Układ eksperymentalny – zbalansowany interferometr Michelsona z detektorem TPA.
(b) Porównanie autokorelacji interferometrycznej poszerzonej przez efekt mikrownęki, skompensowanego
oraz pochodzącego z autokorelatora bazującego na nieliniowym krysztale drugorzędowym.
(c) Kompensacja efektu mikrownęki dla impulsu o dużym świergocie.


Przeprowadzono systematyczne badania efektu mikrownęki [1], w którym wielokrotne przejścia światła między zwierciadłami rezonatora FP wzmacniają sygnał TPA, jednocześnie poszerzając profil impulsu z powodu dyspersji wewnątrzwnękowej i długiego czasu życia fotonu w rezonatorze (Rys. 1b). Porównując szerokości impulsów zmierzonych klasycznie oraz z detektorem TPA, określiliśmy funkcję rozmywania. Dzięki dekonwolucji sygnału autokorelacji, poszerzenie jest kompensowane w szerokim zakresie mocy średnich i szczytowych. Najniższa zmierzona średnia moc wyniosła 22 µW, w porównaniu z 8 mW przy użyciu komercyjnego autokorelatora. Innymi słowy, wykorzystując efekt mikrownęki uzyskano zwiększenie czułości o ok. 360 razy.


Literatura
[1] H. Folliot et al., “Two-photon absorption photocurrent enhancement in bulk AlGaAs semiconductor microcavities,” Appl. Phys. Lett., vol. 80, no. 8, pp. 1328–1330, Feb. 2002, doi: 10.1063/1.1455694.