Ukrainian Journal of Physical Optics 
Home page
 
 

Other articles 

in this issue
Third-harmonic generation of femtosecond laser radiation in  beta-BaB2O4 crystals
Oseledchik Ju.S., Kudryavtzev D.P., Lucenko V.Ju., Prosvirnin A.L., Smyrnov O.O.

Zaporizhzhya State Engineering Academy, 226 Lenin Ave., 69006 Zaporizhzhya, Ukraine

download full version

We describe the results of experimental investigation of the third-harmonic generation (THG) in beta-BaB2O4 crystal pumped with a femtosecond laser radiation and cut at the angle qS  permitting a process of direct phase-matched generation of oooe type. A theory of direct THG in uniaxial crystals, which assumes that the effective nonlinear coefficient has an additive nature with respect to the contributing processes, has been used when interpreting the experimental data. The angular dependence of the third harmonic intensity and its dependence on the inci-dent pump power have been analysed in order to ascertain the process, the contribution of which is dominant. The analysis of our experimental results obtained under the condition of pumping  beta-BaB2O4 ( qS= 53o ) sample with femtosecond pulses (l= 800 nm, t= 70 fs, and  Pmax = 100 GW/cm2) has proven that the contribution of second-order cascade processes to the THG is prevailing.

Keywords: third-harmonic generation, effective coefficient of nonlinear conversion, femtosecond lasers

PACS: 42.65.Ky
UDC: 535.5
Ukr. J. Phys. Opt. 11 251-259 
doi: 10.3116/16091833/11/4/251/2010
Received: 19.07.2010

Анотація. Описані результати дослідження генерації третьої гармоніки в кристалах beta-BaB2O4, вирізаних під кутом qS , який забезпечував пряму генерацію в умовах фазового синхронізму типу - oooe. При інтерпретації експериментальних даних використовувалась теорія прямої генерації третьої гармоніки в одновісних кристалах, яка передбачає адитивність нелінійно-оптичного коефіцієнта. Для встановлення домінуючого внеску в генерацію третьої гармоніки проаналізована кутова залежність її інтенсивності і залежність інте-нсивності від потужності хвилі нагнітання. На основі аналізу експериментальних резуль-татів, за умови нагнітання кристалів beta-BaB2O4 ( qS= 53o ) фемтосекундними імпульсами ( l= 800 nm,  t= 70 fs, and  Pmax = 100 ГВт/см2) показано, що основним внеском в генерацію третьої гармоніки є каскадний процес генерації за рахунок квадратичної нелінійності.
REFERENCES
  1. Tomov I V, Wonterghem B V and Rentzepis P M, 1992. Third-harmonic generation in barium borate. Appl. Opt. 31: 4172–4174. doi:10.1364/AO.31.004172 PMid:20725398
  2. Banks P S, Feit M D and Perry M D, 2002. High-intensity third-harmonic generation. J. Opt. Soc. Amer. B. 19: 102–117. doi:10.1364/JOSAB.19.000102
  3. Keyu L, Kun L and Xiaoming Z, 2007. Generation of broad-bandwidth femtosecond 270-nm light by third-order nonlinear coupling with focusing beams in a single crystal of BBO. Proc. SPIE. 6729: 67290R-1–67290R-13. 
  4. Lawrence B L. Characterization of second and third order susceptibilities in organic salts. Massachusetts: MIT (1992). 
  5. Banks P S, Feit M D and Perry M D, 1999. High-intensity third-harmonic generation in beta barium borate through second-order and third-order susceptibilities. Opt. Lett. 24: 4–6. doi:10.1364/OL.24.000004 PMid:18071389
  6. Delone N B, 1997. Nonlinear optics. Soros Educational J. 3: 94–99.
(c) Ukrainian Journal of Physical Optics