Oscil·lador òptic paramètric

Oscil·lador paramètric òptic d'infrarojos.
Esquema d'AFM-IR (microscopi de força atòmica-espectroscòpia infraroja) utilitzant un oscil·lador òptic paramètric com a font de llum infraroja.

Un oscil·lador òptic paramètric (amb acrònim anglès OPO) és un oscil·lador paramètric que oscil·la a freqüències òptiques. Converteix una ona làser d'entrada (anomenada "bomba") amb freqüència ω p {\displaystyle \omega _{p}} en dues ones de sortida de menor freqüència ( ω s , ω i {\displaystyle \omega _{s},\omega _{i}} ) mitjançant una interacció òptica no lineal de segon ordre. La suma de les freqüències de les ones de sortida és igual a la freqüència de les ones d'entrada: ω s + ω i = ω p {\displaystyle \omega _{s}+\omega _{i}=\omega _{p}} .[1] Per raons històriques, les dues ones de sortida s'anomenen "senyal" i "idler", on l'ona de sortida amb freqüència més alta és el "senyal". Un cas especial és l'OPO degenerat, quan la freqüència de sortida és la meitat de la freqüència de la bomba, ω s = ω i = ω p / 2 {\displaystyle \omega _{s}=\omega _{i}=\omega _{p}/2} , que pot donar lloc a una generació de mitja harmònica quan el senyal i el rodet tenen la mateixa polarització.

El primer oscil·lador paramètric òptic va ser demostrat per Joseph A. Giordmaine i Robert C. Miller l'any 1965,[2] cinc anys després de la invenció del làser, als Bell Labs. Els oscil·ladors òptics paramètrics s'utilitzen com a fonts de llum coherents per a diversos propòsits científics i per generar llum comprimida per a la investigació de la mecànica quàntica. També es va publicar un informe soviètic el 1965.[3]

L'OPO s'utilitza avui dia com a font de llum comprimida ajustada a les transicions atòmiques, per tal d'estudiar com interactuen els àtoms amb la llum espremuda.[4]

També s'ha demostrat recentment que un OPO degenerat es pot utilitzar com a generador de nombres aleatoris quàntics totalment òptic que no requereix processament posterior.[5]

Referències

  1. Vainio, M.; Halonen, L. (en anglès) Physical Chemistry Chemical Physics, 18, 6, 2016, pàg. 4266–4294. Bibcode: 2016PCCP...18.4266V. DOI: 10.1039/C5CP07052J. ISSN: 1463-9076. PMID: 26804321.
  2. Giordmaine, J.; Miller, R. Phys. Rev. Lett., 14, 24, 1965, pàg. 973. Bibcode: 1965PhRvL..14..973G. DOI: 10.1103/PhysRevLett.14.973.
  3. Akhmanov SA, Kovrigin AI, Piskarskas AS, Fadeev VV, Khokhlov RV, Observation of parametric amplification in the optical range, JETP Letters 2, No.7, 191-193 (1965).
  4. T. Tanimura; D. Akamatsu; Y. Yokoi; A. Furusawa; M. Kozuma Opt. Lett., 31, 15, 2006, pàg. 2344–6. arXiv: quant-ph/0603214. Bibcode: 2006OptL...31.2344T. DOI: 10.1364/OL.31.002344. PMID: 16832480.
  5. Marandi, A.; N. C. Leindecker; K. L. Vodopyanov; R. L. Byer Opt. Express, 20, 17, 2012, pàg. 19322–19330. arXiv: 1206.0815. Bibcode: 2012OExpr..2019322M. DOI: 10.1364/OE.20.019322. PMID: 23038574.