光パラメトリック増幅器
光パラメトリック増幅とは、非線形光学効果を利用して、特定の周波数の光の強度を強くする操作であり、この仕組みを搭載した装置を光パラメトリック増幅器という。光パラメトリック増幅では、シグナル光を種光/seed光と呼び、これをポンプ光で増幅する。増幅した結果、ポンプ光の強度は下がり、その分アイドラー光が生じる。
シグナル光とポンプ光の非線形相互作用によってアイドラー光が生じる、という原理は差周波発生と同じだが、光パラメトリック増幅ではシグナル光を増幅することに重きが置かれる。媒質に入射するシグナル光がポンプ光に比べ強度が弱く、ポンプ光からシグナル光へのエネルギーの移動がより顕著である。
シグナル光とポンプ光が完全な位相整合状態の時、媒質に入射する前後のシグナル光の強度比は以下のようになる。
G = I s ( L ) I s 0 = 1 4 exp  2 Γ L .
{\displaystyle \mathrm {G} ={\frac {I_{s}(L)}{I_{s0}}}={\frac {1}{4}}\exp {2\Gamma L}.}
Lは媒質の厚さである。 また、Γはポンプ光の強度Ip、シグナル光・アイドラー光の波長λs, λi、媒質の非線形度deff、シグナル光・アイドラー光・ポンプ光それぞれの波長における媒質の屈折率ns, ni, npに依存する値である。
Γ 2 = 2 ω i ω s d e f f 2 I p n i n s n p ε 0 c 0 3 . {\displaystyle \Gamma ^{2}={\frac {2\omega _{i}\omega _{s}d_{eff}^{2}I_{p}}{n_{i}n_{s}n_{p}\epsilon _{0}c_{0}^{3}}}.}
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