Amplificateur paramétrique optique

Schéma de principe de la génération paramétrique optique. L'onde pompe (en bleue) est incidente dans un cristal non linéaire. A la sortie, trois ondes sont présentes : la pompe résiduelle (bleue), le signal (vert) et le complémentaire (rouge).

La génération paramétrique optique (OPG) (également appelée fluorescence paramétrique optique) précède souvent l'amplification paramétrique optique.

Dans la génération paramétrique optique, une onde pompe, de fréquence ω_p, est incidente dans un cristal non linéaire. Au passage de l'onde pompe dans le cristal, deux faisceaux lumineux de fréquences inférieures ω_s et ω_c sont générés, avec la condition ω_p=ω_s+ω_c. Ces deux faisceaux de basse fréquence sont appelés respectivement "signal" et "complémentaire". L'onde pompe n'étant pas totalement convertis aux ondes signal et complémentaire, les trois ondes sont présents à la sortie du cristal [1].

Cette émission de lumière est basée sur le optique non linéaire. Le photon d'une impulsion laser incidente (pompe) est, par un cristal optique non linéaire, divisé en deux photons de plus faible énergie. Les longueurs d'onde du signal et du complémentaire sont déterminées par la condition d'accord de phase, qui est modifiée, par exemple, par la température ou par l'angle entre le rayon laser de pompe incident et les axes optiques du cristal. En maîtrisant la condition d'accord de phase, les longueurs d'onde des ondes signal et complémentaires peuvent être modifiées.

Schéma représentant l'amplification paramétrique optique : Un photon de pompe excite un niveau d'énergie virtuel dont la désintégration est stimulée par un photon de signal, ce qui entraîne l'émission d'un second photon de signal identique et d'un photon complémentaire par conversion d'énergie et de quantité de mouvement

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Dans une amplificateur paramétrique optique, l'entrée est constituée de deux faisceaux lumineux, de fréquence ω_p et ω_s. L'OPA "affaiblit" le faisceau de pompe (ω_p) et "amplifie" le faisceau de signal (ω_s), et crée également un nouveau faisceau, appelé faisceau complémentaire, à la fréquence ω_c avec la loi de conservation de l'énergie ω_p=ω_s+ω_i.

Dans l'OPA, les photons de pompe et les photons complémentaires se déplacent généralement de manière colinéaire à travers un cristal optique non linéaire. Pour ce processus, il est nécessaire de remplir la condition d'accord de phase.

Comme les longueurs d'onde d'un système OPG+OPA peuvent varier (contrairement à la plupart des lasers qui ont une longueur d'onde fixe), ils sont utilisés dans de nombreuses spectroscopiques.

À titre d'exemple d'OPA, l'impulsion de pompage incidente est la sortie de 800 nm (12500 cm^-1) d'un Ti:saphir, et les deux sorties, signal et complémentaires, sont dans le proche infrarouge, dont la somme des nombres d'onde est égale à 12500 cm^-1.

• Oscillateur paramétrique optique

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