Size dependence of second-harmonic generation at the surface of microspheres

Viarbitskaya, Sviatlana; Kapshaǐ, V. N.; Meulen, P. van der; Hansson, Tony

doi:10.1103/physreva.81.053850

Cited by 40 publications

(33 citation statements)

References 47 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…It still assumes that the fundamental field inside the sphere is a plane wave of constant amplitude, but undergoes a phase shift as it goes through the second half of the sphere [15]. Recently, a systematic experimental investigation of SH scattering as a function of size parameter was conducted with polystyrene spheres [16]. The trend observed experimentally agreed well with the predictions of the nonlinear Mie scattering theory and, also, with the nonlinear Wentzel-Kramers-Brillouin model.…”

Section: Laser and Photonics Reviewssupporting

confidence: 56%

“…Such a configuration poses many challenges, an important one being the ability to implement a phase matching or quasi-phase matching mechanism in order that the contribution from each round trip of the light beam would add coherently with the contribution from the previous one. As opposed to a small sphere, where phase matching within the sphere plays a little or no role at all [16], a high-Q cavity-enhanced interaction demands a phase matching or quasi-phase matching mechanism. Further challenges arise if a pulsed operation is considered, such as a group velocity dispersion that would quickly lead to a walk-off between the fundamental and SH waves.…”

Section: Shg In Whispering Gallery Modesmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Nonlinear optics in spheres: from second harmonic scattering to quasi‐phase matched generation in whispering gallery modes

Kozyreff

Domínguez-Juárez

Martorell

2011

Laser & Photonics Reviews

View full text Add to dashboard Cite

Over the last fifteen years, a series of theoretical and experimental investigations have demonstrated the usefulness of circular geometries to tailor second-order nonlinear optical effects. However, until recently, such effects have remained rather weak, calling for their enhancement. In parallel, developments in the field of high quality factor spherical or ring resonators have shown that many different types of light-matter interactions can be dramatically amplified when light is coupled in the whispering gallery modes of such resonators. In high-quality spherical micro-resonators, close to one million interactions can occur between a nonlinear molecule and a circulating light pulse. Recent research on nonlinear optics in spherical geometry is reviewed, from micrometer-size spheres to whispering gallery mode resonators.

show abstract

Section: Laser and Photonics Reviewssupporting

confidence: 56%

Section: Shg In Whispering Gallery Modesmentioning

confidence: 99%

Nonlinear optics in spheres: from second harmonic scattering to quasi‐phase matched generation in whispering gallery modes

Kozyreff

Domínguez-Juárez

Martorell

2011

Laser & Photonics Reviews

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…На настоящий момент имеется три наиболее используемых модели: модель Релея-Ганса-Дебая [8][9][10], модель на основе точного решения задачи о рассеянии [11,12] и модель Вентцеля-Крамерса-Бриллюэна [13]. Первая модель применима при малых размерах исследуемых систем и не учитывает рассеяние на границах раздела, однако для нее проще всего получить аналитическое решение.…”

Section: Introductionunclassified

Генерация Суммарной Частоты От Тонкого Цилиндрического Слоя

Шамына¹,

Капшай²

2018

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

Поступила в редакцию 03.08.2017 г.В приближении Релея-Ганса-Дебая решена задача о генерации гармоники суммарной частоты двумя плоскими эллиптически поляризованными электромагнитными волнами от поверхности диэлектрической частицы цилиндрической формы, покрытой тонким слоем, обладающим нелинейными оптическими свой-ствами. Формулы, описывающие поле суммарной частоты, представлены в тензорной и векторной формах для тензора нелинейной диэлектрической восприимчивости второго порядка, выбранного в общем виде, содержащем киральные компоненты. Получены выражения, описывающие поле суммарной частоты от торцов цилиндрической частицы, для случая нелинейного слоя, обладающего киральными свойствами. Трехмерные диаграммы направленности излучения суммарной частоты проанализированы для различных комбинаций параметров (углы падения, степени эллиптичности, ориентация эллипсов поляризации, размеры цилиндрической частицы). Обнаружены математические свойства функций пространственного распределения поля суммарной частоты, характеризующие симметрию диаграмм направленности. ВведениеРост интереса к нелинейным оптическим эффектам второго порядка от поверхностей не прекращается на протяжении последних 20 лет. Это объясняется тем, что в дипольной модели, широко используемой в элек-тродинамике, такие эффекты в объеме центросиммет-ричных сред запрещены. Однако их можно наблюдать на границах раздела сред и в тонких пленках, что де-лает нелинейные оптические эффекты второго порядка уникальным инструментом для исследования свойств поверхностей.Генерация суммарной частоты, благодаря большому количеству варьируемых параметров эксперимента (на-правления, частоты и поляризации падающих волн), является одним из самых перспективных нелинейных явлений для исследования поверхностей. На практике генерация суммарной частоты (и ее частный случай генерация второй гармоники) применяется для исследо-Эффективное использование этого инструмента тре-бует построения адекватной математической модели. На настоящий момент имеется три наиболее используемых модели: модель Релея-Ганса-Дебая [8-10], модель на основе точного решения задачи о рассеянии [11,12] и модель Вентцеля-Крамерса-Бриллюэна [13]. Первая модель применима при малых размерах исследуемых систем и не учитывает рассеяние на границах раздела, однако для нее проще всего получить аналитическое решение. Вторая модель учитывает рассеяние, но ее ис-пользование затруднено для частиц произвольной фор-мы, а также требует применения достаточно сложного математического аппарата. Третья модель лучше опи-сывает нелинейные эффекты, чем первая, и применима для частиц произвольных размеров, но для нее можно получить только численное решение. В модели Релея-Ганса-Дебая имеется ряд особенностей, не замеченных ранее, которым и посвящена настоящая статья. Дипольное приближениеПусть плоские электромагнитные волны в задаче за-даются выражениями вида (у всех волн подразумевается временная часть exp(−iωt))где E 0 -это комплексная амплитуда волны, e -единичный комплексный вектор (|e| 2 = ee * = 1, где сим-вол * означает комплекс...

show abstract

“…Со-поставляя полученное пространственное распределение с предсказанным теоретической моделью, можно оце-нить значения коэффициентов анизотропии для иссле-дуемой поверхности. Поскольку зачастую нелинейные свойства частицы обусловлены свойствами адсорбиро-ванного на ее поверхности красителя [2][3][4][5][6][7], то зна-ние коэффициентов анизотропии позволяет определить поверхностную плотность адсорбированного вещества, свободную энергию [8], ориентацию молекул красителя на поверхности [9] и другие свойства. …”

unclassified

Генерация Суммарной Частоты От Тонкого Сферического Слоя. II. Анализ Решения

Шамына¹,

Капшай²

2018

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

Поступила в редакцию 23.02.2018 г. Проанализировано влияние угла между волновыми векторами падающих волн (угла раскрытия) и типа анизотропии нелинейного слоя на форму диаграммы направленности гармоники суммарной частоты, генерируемой двумя плоскими электромагнитными эллиптически поляризованными волнами от тонкого сфе-рического оптически нелинейного слоя, нанесенного на поверхность диэлектрической сферической частицы, помещенной в диэлектрик. Анализ показал, что для малого радиуса тонкого сферического нелинейного слоя лишь при некоторых типах анизотропии вид диаграммы направленности существенно меняется с увеличением угла раскрытия: главные лепестки смещаются к направлению, обратному сумме волновых векторов падающих волн. Для трех типов анизотропии диаграммы направленности имеют близкую форму. Также установлено, что для одного из типов анизотропии форма диаграммы направленности не меняется при изменении угла раскрытия. Выявлены математические свойства функций, описывающих пространственное распределение генерируемой гармоники. В частности, обнаружено, что при падении линейно поляризованных волн на тонкий нелинейный сферический слой, обладающий исключительно киральными или исключительно некиральными нелинейными свойствами, генерируется линейно поляризованное излучение гармоники суммарной частоты. ВведениеГенерация суммарной частоты, как и генерация вто-рой гармоники, активно используется при исследовании поверхностей и тонких слоев. Это объясняется тем, что, согласно дипольной модели, нелинейный сигнал генерируется преимущественно от объектов, не обла-дающих свойством центросимметричности [1], а значит, генерация в объеме отсутствует.Как правило, исследование поверхностей происходит с помощью экспериментального определения простран-ственного распределения генерируемого излучения. Со-поставляя полученное пространственное распределение с предсказанным теоретической моделью, можно оце-нить значения коэффициентов анизотропии для иссле-дуемой поверхности. Поскольку зачастую нелинейные свойства частицы обусловлены свойствами адсорбиро-ванного на ее поверхности красителя [2][3][4][5][6][7], то зна-ние коэффициентов анизотропии позволяет определить поверхностную плотность адсорбированного вещества, свободную энергию [8], ориентацию молекул красителя на поверхности [9] и другие свойства.

show abstract

Size dependence of second-harmonic generation at the surface of microspheres

Cited by 40 publications

References 47 publications

Nonlinear optics in spheres: from second harmonic scattering to quasi‐phase matched generation in whispering gallery modes

Nonlinear optics in spheres: from second harmonic scattering to quasi‐phase matched generation in whispering gallery modes

Генерация Суммарной Частоты От Тонкого Цилиндрического Слоя

Генерация Суммарной Частоты От Тонкого Сферического Слоя. II. Анализ Решения

Contact Info

Product

Resources

About