INFLPR Seminar, Wednesday, 27 November 2019, 1:30 pm, Laser Department, Dr. Adrian PETRIS: Procese neliniare de ordinul trei excitate in cristale de GaN de pulsuri laser ultrascurte
INFLPR Seminar
Wednesday, 27 November 2019, 1:30 pm
Laser Department, Seminar Room
Contract number: 16N /2019
Project: PN 15 15 01 01, "Emerging research of lasers, plasma, radiation and their applications in the fields of intelligent specialization and public interest"
Phase no. 12: "Procese neliniare de ordinul trei excitate in cristale de GaN de pulsuri laser ultrascurte"
Deadline: 13.09.2019
Responsible: Dr. Adrian PETRIS
Lecturer: Dr. Adrian PETRIS
Abstract: Nitrura de galiu (GaN) este un material semiconductor binar III / V cu banda interzisa directa si larga (Eg= 3,39 eV), important pentru fotonica datorita proprietatile sale optice (liniare si neliniare), chimice, mecanice si posibilitatii de integrare cu Si. Energia fotonilor la lungimea de unda l = 1550 nm, utilizata in studiul realizat, Eph = 0,8 eV, este de peste patru ori mai mica decat banda interzisa a cristalului GaN. La aceasta lungime de unda nu numai absorbtia de un foton, ci si procesele de absorbtie de doi si trei fotoni nu pot excita tranzitii rezonante in GaN. Ca urmare, neliniaritatea optica excitata in GaN de pulsuri de femtosecunde la l = 1550 nm este nerezonanta. In acest caz, raspunsul optic neliniar de origine electronica, responsabil de generarea armonicii a treia este produs prin procese care implica nivele virtuale de energie, fiind extrem de rapid (timp de raspuns < 1 fs). In acest studiu am investigat neliniaritatea optica de ordinul trei ultrarapida a unui cristal de GaN, excitata cu pulsuri laser ultrascurte (120 fs), cu rata de repetitie mare, la lungimea de unda de 1550 nm, printr-o metoda optica directa - generarea armonicii a treia. In pofida posibilitatii de aparitie a efectelor neliniare cumulative termo-optice (datorate ratei mari de repetitie a pulsurilor laser ultrascurte), acestea nu pot fi responsabile de generarea armonicii a treia, efectul optic neliniar ultrarapid de origine pur electronica fiind singurul implicat in acest proces. Astfel, generarea armonicii a treia optice este o metoda importanta de investigare a raspunsului neliniar ultrarapid, permitand determinarea directa a susceptibilitatii optice neliniare de ordinul trei, datorata exclusiv proceselor electronice induse de lumina in materialul investigat. Generarea armonicii a treia in GaN s-a facut utilizand un montaj experimental de laborator realizat de noi. Puterile optice foarte mici ale armonicii a treia (~ pW) au fost masurate implementând o metodă de măsurare propusă de noi, cu o cameră foto uzuală utilizată ca powermetru ultrasensibil prin calibrarea acesteia cu o procedura speciala introdusa de noi. Am determinat parametrii neliniaritatii refractive de ordinul trei ai cristalului de GaN - susceptibilitatea optica neliniara de ordinul trei si indicele de refractie neliniar corespunzator. Studiul raspunsului optic neliniar de ordinul trei al GaN este important atat pentru studiul proceselor de interactiune lumina – material, cat si pentru functionalitati fotonice bazate pe procesele optice neliniare excitate de lumina.