Investigación

 

Optimization of the gain in non–uniform gratings in a Bi₁₂SiO₂₀ crystal considering the variation of fringe period, optical activity and polarization angles in a strong non–linear regime

 

G. González, A. Zúñigaª and L.F. Magaña^b,*

 

ª Escuela Superior de Física y Matemáticas, Instituto Politécnico Nacional, Edificio 9, Unidad profesional Adolfo Lopez Mateos, 07730, México D.F., México.

^b Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México, Apartado Postal 20–364, México, 0100 Distrito Federal.

 

* Author to whom correspondence should be adressed:
Tel. + [52 55] 56 22 51 22; FAX + [52 55] 56 22 50 11;
e–mail: fernando@fisica.unam.mx

 

Recibido el 25 de junio de 2008
Aceptado el 2 de diciembre de 2008

 

Abstract

We solved numerically the set of non–linear differential material rate differential equations, and using these solutions, we include the non–uniformity of the grating and of the magnitude and phase of light modulation along a sample thickness to calculate self–consistently the energy exchange in two–wave mixing. We optimize the gain, considering strong nonlinear conditions, variation of fringe period, optical activity, birefringence, absorption, polarization angle, applied fields and two crystal orientations: the grating vector parallel and perpendicular to the face [001] Under these conditions there is a complex relationship among all these parameters, and the prediction of the conditions for the optimum value of the gain is not simple We report the optimal sample thickness for different situations We obtained a maximum gain of 5.2.

Keywords: Photorefractive gratings; refractive index; beam coupling; energy exchange; non–linear optics.

 

Resumen

Resolvimos numéricamente el conjunto de ecuaciones diferenciales parciales no lineales del material y, usando estas soluciones, incluimos la no uniformidad de la rejilla y de la magnitud y de fase de la modulación de la luz a lo largo del espesor de la muestra para calcular auto consistentemente el intercambio de energía del mezclado de dos ondas. Optimizamos la ganancia considerando condiciones fuertemente no–lineales, la variación del tamaño de la rejilla, actividad óptica, birrefringencia, absorción, ángulos de polarización, campos aplicados, y dos orientaciones cristalinas: el vector de la rejilla paralelo y perpendicular a la cara [001]. Bajo estas condiciones existe una relación compleja entre todos estos parámetros, y la predicción de las condiciones para el valor óptimo de la ganancia no es simple. Reportamos el espesor óptimo de la muestra para diferentes situaciones. Obtenemos una ganancia máxima de 5.2.

Descriptores: Acoplamiento de haz; intercambio de energía; optica no lineal.

 

PACS: 42.65.–k; 42.70.–a; 42.70.Nq

 

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Acknowledgements

We wish to acknowledge partial financial support from the Dirección General de Asuntos del Personal Académico from the Universidad Nacional de México through grant IN–111807.

 

References

1. P. Gunter and J.P. Huignard, Photo Refractive Materials and their Applications, vol. I (Springer–Verlag, Berlin, 1988);         [ Links ] P. Gunter and J.P. Huignard, Photo Refractive Materials and their Applications, vol. II (Springer–Verlag, Berlin, 1989).        [ Links ]

2. P. Buchhave, S. Lyuksyutov, M. Vasnetsov, and C. Heyde, J. Opt. Soc. Am. B 13 (1996) 2595.        [ Links ]

3. S.F. Lyuksyutov, P. Buchhave, and M.V. Vasnetsov, Phys. Rev. Lett. 79 (1997) 67.        [ Links ]

4. L.F. Magaña, I. Casar, and J.G. Murillo, Opt. Mater. 30 (2008) 979.        [ Links ]

5. S.L. Hou, R.B. Laurer, and R.E. Aldrich, J. Appl. Phys. 44 (1973) 2652.        [ Links ]

6. I. Foldvari, L.E. Halliburton. and G. J. Edwards, Sol. Stat. Com. 77 (1991) 181.        [ Links ]

7. A. Marrakchi, R.V. Johnson, and J.A.R. Tanguay, J. Opt. Soc. Am. B 3 (1986) 321.        [ Links ]

8. V.V. Shepelevich, N.N. Egorov, and V. Shepelevich, J. Opt. Soc. Am. B 11 (1994) 1394.        [ Links ]

9. VV. Shepelevich, S.F. Nichiporko, A.E. Zagaorskiy, Yi Hu, and A.A. Firsov, Ferrolectrics 266 (2002) 305.        [ Links ]

10. B. I. Sturman et al., Phys. Rev. E 60 (1999) 3332.        [ Links ]

11. N.V Kukhtarev, G.E. Dovgalenko, and V.N. Starkov, Appl. Phys. A 33 (1984) 227.        [ Links ]

12. N.V. Kukhtarev, T.V. Kuktareva, J. Jones, E. Ward, and H.J. Caulfield, Opt. Comm. 104 (1993) 23.        [ Links ]

13. J.G. Murillo, L.F. Magana, M. Carrascosa, and F. Agulló–López, J. Opt. Soc. Am. B 15 (1998) 2092.        [ Links ]

14. J.G. Murillo, L.F. Magana, M. Carrascosa, and F. Agulló–López, J. Appl. Phys. 78 (1995) 5686.        [ Links ]

15. R.V. Litvinov and S.M. Sandarov, Quantum Electron 11 (2001) 973.        [ Links ]

16. C.L. Woods, C.L. Matson, and M.M. Salour, Appl. Phys. A 40 (1986) 177.        [ Links ]

17. J.P Herriau, D. Rojas, and J.P Huignard, Ferroelectrics 75 (1987) 271.        [ Links ]