Seminar INFLPR, Miercuri, 27 Noiembrie 2019, ora 13:30, Secţia Laseri, Dr. Adrian PETRIŞ: Procese neliniare de ordinul trei excitate în cristale de GaN de pulsuri laser ultrascurte

Seminar INFLPR

Miercuri, 27 Noiembrie 2019, ora 13:30

Secţia Laseri, sala de seminar

Contractul nr. 16N /2019

Proiectul: PN 15 15 01 01, "Cercetări emergente de laseri, plasmă, radiaţii şi aplicaţiile lor în domeniile de specializare inteligentă şi interes public"

Faza nr. 12: "Procese neliniare de ordinul trei excitate în cristale de GaN de pulsuri laser ultrascurte"

Termen: 13.09.2019

Responsabil fază: Dr. Adrian PETRIŞ

Prezintă: Dr. Adrian PETRIŞ

Abstract: Nitrura de galiu (GaN) este un material semiconductor binar III / V cu bandă interzisă directă şi largă (E_g= 3,39 eV), important pentru fotonică datorită proprietăţilor sale optice (liniare şi neliniare), chimice, mecanice şi posibilităţii de integrare cu Si. Energia fotonilor la lungimea de undă l = 1550 nm, utilizată în studiul realizat, E_ph = 0,8 eV, este de peste patru ori mai mică decât banda interzisă a cristalului GaN. La această lungime de undă nu numai absorbţia de un foton, ci şi procesele de absorbţie de doi şi trei fotoni nu pot excita tranziţii rezonante în GaN. Ca urmare, neliniaritatea optică excitată în GaN de pulsuri de femtosecunde la l = 1550 nm este nerezonantă. In acest caz, răspunsul optic neliniar de origine electronică, responsabil de generarea armonicii a treia este produs prin procese care implică nivele virtuale de energie, fiind extrem de rapid (timp de răspuns < 1 fs). In acest studiu am investigat neliniaritatea optică de ordinul trei ultrarapidă a unui cristal de GaN, excitată cu pulsuri laser ultrascurte (120 fs), cu rată de repetiţie mare, la lungimea de undă de 1550 nm, printr-o metodă optică directă - generarea armonicii a treia. In pofida posibilităţii de apariţie a efectelor neliniare cumulative termo-optice (datorate ratei mari de repetiţie a pulsurilor laser ultrascurte), acestea nu pot fi responsabile de generarea armonicii a treia, efectul optic neliniar ultrarapid de origine pur electronică fiind singurul implicat în acest proces. Astfel, generarea armonicii a treia optice este o metodă importantă de investigare a răspunsului neliniar ultrarapid, permiţând determinarea directă a susceptibilităţii optice neliniare de ordinul trei, datorată exclusiv proceselor electronice induse de lumină în materialul investigat. Generarea armonicii a treia în GaN s-a facut utilizând un montaj experimental de laborator realizat de noi. Puterile optice foarte mici ale armonicii a treia (~ pW) au fost măsurate implementând o metodă de măsurare propusă de noi, cu o cameră foto uzuală utilizată ca powermetru ultrasensibil prin calibrarea acesteia cu o procedură specială introdusă de noi. Am determinat parametrii neliniarităţii refractive de ordinul trei ai cristalului de GaN - susceptibilitatea optică neliniară de ordinul trei şi indicele de refracţie neliniar corespunzător. Studiul răspunsului optic neliniar de ordinul trei al GaN este important atât pentru studiul proceselor de interacţiune lumină – material, cât şi pentru functionalităţi fotonice bazate pe procesele optice neliniare excitate de lumină.