Helikal verdrehte nichtlineare photonische Kristalle

Nichtlineare photonische Kristalle mit einer helikalen Struktur im zweiten nichtlinearen Koeffizienten (χ(2)) werden durch Infrarot-Femtosekundenlaser-Pooling in ferroelektrischen Sr₀,₆Ba₀,₃₉Nb₂O₆-Kristallen hergestellt. Der quasi-orbitalen Drehimpuls der helikalen χ(2)-Struktur kann während nichtlinearer optischer Prozesse auf die wechselwirkenden Photonen geprägt werden, was es ermöglicht, die topologische Ladung der erzeugten Photonen bei neuen Frequenzen zu steuern. Hier untersuchen wir den Fall einer Doppelhelic- nichtlinearen photonischen Struktur zur Erzeugung eines Zweit-Harmonischen Wirbelstrahls aus einem Gaussian-Pumpstrahl ohne Phasensingularität. Das Erhaltungsgesetz für orbitalen Drehimpuls im Zweit-Harmonischen Prozess wird ebenfalls verifiziert, wobei die topologische Ladung der Pump-Photonen vollständig durch die Doppelhelix-Struktur kompensiert wird. Die flexible Kontrolle des Lichts, das orbitalen Drehimpuls (OAM) bei neuen Frequenzen trägt, wird wichtige Anwendungen sowohl in der klassischen als auch in der Quantenphotonik finden, wie z.B. nichtlineare Wellenfrontgestaltung und multidimensionale Verschränkung von Photonen.