ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Заключение. Современная оптика достижения и перспективы из "Основы оптики " В приближении гармонического осциллятора ограничиваются только квадратичным членом Б разложении (рис. 18.1, а). [c.277] Рассмотрим вначале нелинейные явления, для которых высокие монохроматичность и направленность лазерного излучения не играЮт определяющей роли. Одним из них является насыщение поглощения то есть просветление нелинейной поглощающей среды при прохождении мощных световых пучков. [c.278] Отсутствие в последнем выражении коэффициента Эйнштейна для вынужденных переходов В означает, что при насыщении поглощаемая мощность для конкретной среды определяется только скоростью спонтанных переходов, поскольку есть суммарная энергия потока N фотонов. Чаким образом, при высоких плотностях мощности излучения происходит заметное уменьшение коэффициента поглощения а и возникает просветление среды, которая становится тем прозрачнее, чем выше интенсивность света. [c.278] В активной среде с инверсией населенностей эффект насыщения приводит к уменьшению коэффициента усиления при увеличении интенсивности света и тем самым к установлению стационарного режима генерации в лазерах. [c.279] К нелинейным эффектам поглощения примыкает и миогофотонпый фотоэффект. В сфокусированных лазерных пучках возможно одновременное поглощение до 7-8 фотонов. В результате происходит фотоионизация атомов длинноволновым излучением и смещается красная граница фотоэффекта. [c.279] Удвоение частоты света в кристалле (генерация второй гармоники) было первым нелинейно-оптическим эффектом, обнаруженным вскоре после создания лазера. Знаменитый опыт Франкена заключался в фокусировке пучка красного излучения рубинового лазера па кристалл кварп.а (рис. 18.2). [c.279] Нелинейно-оптические эффекты, проявляющиеся в области перетяжки, приводили к появлению сине-фиолетового свечения вполовину меньшей длины волны. Вначале КПД преобразования был ничтожным — порядка 10 , но уже к 1963 г. его подняли до 20-30 %, а сегодня возможно практически 100 % преобразование энергии падающей световой волны (волны накачки) во вторую гармонику. [c.279] Первое слагаемое здесь не зависит от времени. Это означает, что в нелинейной среде создается статическое поле как в обычном конденсаторе. Такой эффект получил название оптического детектирования, он аналогичен выпрямлению электрического тока и может использоваться в детекторах мопп1ых лазерных импульсов, ведь с его помощью сравнительно медленная огибающая светового импульса может быть непосредственно преобразована в импульс электрического тока (рис. 18.3). [c.280] Второе слагаемое в (18.5) представляет волну поляризации, изменяющуюся с удвоенной оптической частотой со2 = 2о). [c.280] В этом случае испущенные в разных точках нелинейной среды волны удвоенной частоты оказываются в различных фазовых соотношениях, и результирующий эффект по интенсивности может варьироваться от полного гашения до максимально эффективного преобразования энергии во вторую гармонику. [c.280] Так же как длина когерентности, введенная при анализе интерференции (см. раздел 5.3), когерентная длина имеет смысл предельного расстояния, на котором разность хода интерферирующих волн пе превышает Х/2. На участке от О до энергия от исходной волны передается второй гармонике, а на интервале от до 2/ у — возвращается в исходную волну. Эти выводы подтверждаются результатами измерений интенсивности второй гармоники в кварцевой пластинке, эффективная толщина которой менялась за счет угла наклона пластинки к лучу 0 (рис. 18.5). [c.282] Величиной можно управлять. Так, при выполнении условия фазового (пространственного, волнового) сшисропизма (2со) = (со) когерентная длина обращается в бесконечность, и на всем пути света в нелинейной среде происходит переход энергии от исходной волны ко второй гармонике. Из формулы (18.11) следуе , чю при ДА = О иптснсивиость излучения на удвоенной частоте пропорциональна квадрату длины нелинейной среды. В пределе, вся световая энергия может быть перекачана во вторую гармонику. [c.282] В изотропной среде выполнение условия синхронизма невозможно, так как всякая прозрачная среда обладает нормальной дисперсией. Однако в отрицательном одноосном кристалле (см. раздел 12.3), например КВР, скорости волн основной частоты и второй гармоники могут быть равными, если эти волны имеют разные поляризации. В этом случае накачка является обыкновенной волной, а гармоника — необыкновенной (рис. 18.6). Интенсивность второй гармоники максимальна в указанном напряп пении и спадает почти до нуля при отклонении от направления синхронизма всего на 3. [c.282] В настоящее время наиболее мощное излучение в видимой части спектра получают при удвоении частоты излучения неодимовых лазеров с X, = 1,06 мкм. [c.282] Вернуться к основной статье