Фазовый синхронизм

При удовлетворении условия (18.19) [или, что то же самое, (18.19а)] обе волны—волна поляризации и вторая гармоника — обладают одной и той же фазой в произвольной точке пространства. Поэтому условие (18.19) называется условием фазового синхронизма. [c.404]

В чем заключается условие волнового (фазового) синхронизма и как его используют в эксперименте для резкого повышения КПД генерации второй гармоники [c.456]

Для двухосных кристаллов также возможно выполнение фазового синхронизма. Однако и для тех, и для других кристаллов само по себе наличие анизотропии показателя преломления недостаточно. Необходимо, чтобы соответствующие поверхности показателей преломления для исходной длины волны и ее гармоники по крайней мере касались друг друга, т. е. чтобы анизотропия была достаточно большой. [c.878]

Если — щ = Пц, Дг = О (выполняются условия фазового синхронизма /сд = и 1 Аз Ад [c.300]

Шз (Од и т. п.) совпадает с частотой соответствующего разрешённого правилами отбора перехода в исследуемой системе. Для получения сигнала достаточно большой интенсивности используют явление синхронной генерации сигнала смешения, когда одновременно с условиями (1) или (2) выполняются условия фазового синхронизма для волновых векторов Ц., к , кз, кз взаимодействующих волн [c.308]

Амплитуда сигнальной волны чувствительна к выполнению на каждом из этапов каскадного процесса условий фазового синхронизма (3).. Следовательно, интенсивность сигнала смешения (напр., с частотой Мс = 0) — соа + со.т) является ф-цией не только частот накачки о>з и их линейных комбинаций [c.309]

Для достаточно быстрых)> нелинейностей, когда времена релаксации т различных физ. величин, от к-рых зависит т, сопоставимы с обратной частотой световой волны ш" -, самовоздействие света приводит к раз,ч. эффектам генерации гармоник, вынужденному рассеянию света и др. Максимальный коэф. передачи по каналу положительной О. с. в этих случаях обеспечивается при выполнении условий резонансной связи мод (условий фазового синхронизма). [c.387]

При фазовом синхронизме амплитуды возбуждаемых, сначала слабых, воля возрастают с пройденным расстоянием за счёт энергии накачки [c.539]

Фазовый синхронизм, обеспечивающий макс, параметрич. усиление, служит своеобразным волновым фильтром, выделяющим из всего многообразия частот oj -f- Шп — i)h определ. пару частот в П. г. с., удовлетворяющую (3). Из (3) следует условие для показателей [c.539]

Для эффективного П. р. необходимо выполнение условия фазового синхронизма". [c.543]

ФАЗОВЫЙ СИНХРОНИЗМ (волновой синхронизм) при нелинейном взаимодействии волн—условие наиб, эффективного энергообмена между собственной и вынуждающей волнами среды, имеющими одинаковые частоты. Напр., в нелинейной оптике вынуждающей волной может быть волна нелинейной поляризации, ловие Ф. с. выражается равенством волнового вектора к собств. волны среды волновому вектору А, вынуждающей волны (Л = А,). Разность волновых векторов Ак=к—к, наз. фазовой (волновой) расстройкой. Нелинейные взаимодействия волн, происходящие при наличии Ф. с. (Д = 0), принято называть синхронными (см. Синхронизм). [c.273]

Рассмотрим теперь снова условие фазового синхронизма [c.495]

В соответствии с нашим описанием свойств анизотропной среды покажем, как может быть осуществлен фазовый синхронизм для конкретного кристалла точечной группы симметрии 42т. Из выражений (8.55) следует, что, если Ег = О, лишь поляризация Рг не обращается в нуль и, таким образом, имеет тенденцию генерировать волну второй гармоники с ненулевой г-компонентой. Напомним (см. рис. 8.5), что волна с 2 = 0 является обыкновенной, в то время как волна с — необыкновенной. Следовательно, в этом случае обыкновенная волна на основной частоте стремится генерировать необыкновенную волну с частотой 2 . [c.499]

Чтобы удовлетворить условию фазового синхронизма, основную волну можно пустить под углом Ьт К оптиче-ской оси так, чтобы [c.499]

Z и направление распространения. Заметим, что вследствие дисперсии (нормальной) мы имеем По (to) необыкновенный эллипс (для частоты 2ш) под некоторым углом 0т Для света, распространяющегося под углом 0т к оптической оси (т. е. для всех направлений лучей, лежащих на поверхности конуса вращения вокруг оси г с углом конуса Вт), условие (8.56) удовлетворяется и, следовательно, выполняется условие фазового синхронизма. Однако следует заметить, что, если вт ф 90°, то будет иметь место двулучепреломление, т. е. поток энергии необыкновенной волны (вторая гармоника) будет распространяться под углом, несколько отличным от 0т. Таким образом, пучок основной волны и пучок волны второй гармоники будут распространяться [c.499]

Это соотношение записано в своей общей форме, причем k является вектором. Соотношение (8.576), которое выражает условие фазового синхронизма в случае генерации суммарной частоты, можно рассматривать как прямое обобщение этого условия для ГВГ [ср. с соотношением (8.516)]. [c.501]

Физический процесс, имеющий место в этом случае, можно представить себе следующим образом. Вообразим сначала, что в нелинейном кристалле присутствуют одновременно сильная волна с частотой (Оз и слабая волна с частотой иь В результате нелинейного взаимодействия (8.41) волна с частотой >з образует биения с волной, имеющей частоту (Oi, что приводит к возникновению компоненты поляризации с частотой >з — (Oi = (02. Если удовлетворяется условие фазового синхронизма (8.586), то волна с частотой >2 будет нарастать по мере своего прохождения через кристалл. При этом полное поле Е будет в действительности суммой трех полей [ = <0.(2, О+ <0.(2, 0 + [c.502]

Строго говоря, уравнения (8.72) справедливы в случае бегущей волны, когда в кристалле произвольной длины распространяются три волны с частотами (Oi, (02, соз- Покажем теперь, каким образом эти уравнения можно применить к случаю оптического параметрического генератора, схематически показанного на рис. 8.8. Рассмотрим сначала этот генератор, работающий по схеме двойного резонатора. В этой схеме внутри резонатора в прямом и обратном направлениях распространяются две волны с частотами (Oi и (02. Параметрический процесс имеет место здесь только тогда, когда направления распространения этих волн и волны накачки совпадают (поскольку лишь при данных обстоятельствах удовлетворяется условие фазового синхронизма). Если развернуть оптический путь волны в резонаторе так, как показано на рис. 8.9, а, то из рисунка очевидно, что волны испытывают потери на любом участке пути, в то время как параметрическое усиление имеет место лишь на одном из двух отрезков пути. Эту ситуацию можно эквивалентно представить в виде схемы, приведенной на рис. 8.9, б, если соответствующим образом определить коэффициент эффективных потерь а, (/=1, 2). Потери, определяемые на рис. 8.9,6 длиной кри- [c.508]

Существенное увеличение 1кот достигабтся при точ-ном выполнении условий синхронизма в анизотропных кристаллах. В них показатель преломления, а следовательно, и фазовая скорость зависят не только от частоты, но и от поляризации волны, поэтому возможно выполнение условий синхронизма на значительно большей длине. При этом в зависимости от выбора поляризации и ориентации кристалла возможны два типа фазового синхронизма. В отрицательных одноосных кристаллах, где показатель преломления для обыкновенной волны По (волны с поляризацией, перпендикулярной плоскости, проходящей через оптическую ось кристалла и направление луча) больше показателя преломления для необыкновенной волны Пе (волны С поляризацией, параллельной указанной плоскости), в некотором направлении 01, отсчитываемом от направления оптической оси кристалла, [c.878]

Синхронизм называют критическим, если направление фазового синхронизма 0 отличается от 90°, и некритическим, если 0=90°. В первом случае поверхности показателей преломления для исходной волны и ее гармоники пересекаются, что соответствует различию в направлениях для групповых скоростей (векторов Пойн-тинга) обыкновенной и необыкновенной волн. Во втором направления групповых скоростей коллинеарны (поверхности показателей преломления касаются). Переход от критического синхронизма к некритическому можно осуществить выбором температуры кристалла. [c.878]

В кристаллах наблюдаются те же нелинейные эффекты, что и в изотропных телах генерация гармоник, нелинейное поглощение, нелинейное взаимоде11Ствие волн с образованием волн суммарной и разностной частоты, в т. ч. комбинац. рассеяние звука на звуке, и т. д. Однако нелинейная акустика кристаллов отличается сложностью и многообразием атих эффектов, Сущест-иование трёх ветвей акустич. колебаний увеличивает в кристаллах число видов нелинейного взаимодействия акустич. волн, разрешённых условиями фазового синхронизма. Возможность того или иного вида взаимодействия, а также его эффективность зависят от ориентации волновых нормалей взаимодействующих волн от- [c.510]

Условие фазового синхронизма (1) обеспечивает длительное, по сравнению с периодом колебаний T = ijf (/ — частота), синфазное взаимодействие электронов с волной, если она имеет отличную от нуля продольную компоненту электрич. поля (-b"w = tO). Волна с такой структурой поля формируется с помощью замедляющей системы 3 (рис. 1), в качестве к-рой часто используются волноводы с периодически изменяющимися параметрами, Подбором пространственного периода d волновода достигается фазовый сипхрониз.м (1) электронов с одно1г из гармоник обратной волны, вклад других несинхронных гармоник оказывается незначительным. [c.570]

Аналогичные явления можно наблюдать и в оптич. диапазоне при воздействии на нелинейную оптич. среду М01ЦН0Й волны Н., возбуждающей бегущую волну изменяющегося показателя преломления. Эта волна при благоприятных условиях порождает вторичную эл.-магн. волну на частоте, отличной от частоты Н. Условиями возникновения вторичной волны являются превышение плотности энергии волны Н. над определённым пороговым значением, фазовый синхронизм вторичной волны и волны изменений показателя преломления. Последнее условие может быть реализовано только в анизотропных средах (кристаллах) или в средах с аномальной дисперсией. [c.240]

Особенности нелинейного взаимодействия в твёрдых телах. В отличие от газов и жидкостей, в твёрдых телах вдоль произвольного направления могут распространяться (в общем случае) три упругие волны с разл. фазовыми скоростями и со взаимно ортогональными направлениями колебаний частиц среды (см. Кристаллоакустика). Это увеличивает число видов взаимодействия акустич. волн, разрешённых условия-ии фазового синхронизма (4). В твёрдом теле оказывается возможным, в частности, резонансное взаимодействие встречных волн, отсутствующее в жидкостях и га-вах. Напр., в изотропном твёрдом теле коллинеарно распространяющиеся встречные быстрая (РТ) и медленная (ЗТ) поперечные волны с частотами сох и образуют резонансный триплет с продольной волной ( ) суммарной частоты (рис. 7) при след, соотношении частот [c.291]

В опытах Франкена генерация гармоник была очень слабым эффектом, кпд удвоения (относит, мощность гармоники) й 10 . Однако уже к нач. 1963 кид оптич. удвоителей достигали 20—30%. Решающую роль в этом сыграли реализация условий фазового синхронизма, согласование фазовых скоростей волн нелинейной поляризации и гармоники, осуществляющееся при 2к /с2 и приводящее к синфазному сложению полей гармоники, генерирующихся в разл. участках нелинейной среды. Т. о., даже в условиях, когда локальный нелинейный эффект мал (х 1, нл лин)> [c.293]

Рис. 4. Удвоение частоты света а — пространственное изменение вещественных амплитуд р,, р в условиях фазового синхронизма б — схема реализации условий фазового синхронизма в двулучепреломляющем кристалле. Приведены сечения поверхностей показателя преломления для обыкновенной пц(<1>) и необыкновенной тгв 2и) волн.

Мелкомасштабные и крупномасштабные накапливаю пщеся продольные взаимодействия. Условия фазового синхронизма в оптике наиб, эффективно реализуются в двулучепреломляющих кристаллах. Имитация отсутствия дисперсии ДЛ = —2к = 2<л1с)[п 2<а) — п((о) = О [c.298]

Восприимчивости измеряют, связывая эффективность нелинейного процесса с интенсивностью взаимодействующих в нелинейном процессе волн (напр., в случае генерации 2-й гармоники Н. в. 2-го порядка связывают с интенсивностью накачки) 6,7]. При этом используется информация о пространственно-временном профиле взаимодействующих пучков, их спектральном составе, длине исследуемого образца, его ориентации, поляризации излучения и выполнении условий фазового синхронизма. Абс. измерения оптич. нелинейностей — сложная задача, поэтому часто используют относит, измерения. Эталонным кристаллом для относит. измерений 2-й гармоники является кристалл КОР (КН РО ), у к-рого = 1,1-10" СГСЭ (длина волны накачки к — 1,06 мкм), в ИК-области — кристалл арсенида галлия с х 3,2-10" СГСЭ к = = 10,6 мкм). Для поиска новых нелинейных материя-лов широко применяется методика измерения относит. Н. в. в порошках, позволяющая оценить оптич. нелинейность кристаллов и установить возможность синхронных нелинейных взаимодействий, не располагая большими монокристаллич. образцами. Коэф. преломления подавляющего большинства оптич. материалов отличаются не более чем на порядок, а различие ку-бич. Н. в. составляет более десяти порядков величины. Нерезонансеое значение х оптич. стёкол и щелочно-галоидных кристаллов изменяется в диапазоне (10-1 —10-13) СГСЭ, напр. для ЫР СГСЭ, [c.311]

ВОЛЕ. Флуктуацирг пока.зателя преломления среды вызывают случайный сбой фазового соотношения (см. Фазовый синхронизм) между взаимодействующими волнами и, следовательно, уменьшают эффективность нелинейного взаимодействия. [c.665]

В несколько различных направлениях (хотя и удовлетворяющих условиям фазового синхронизма). Это накладывает верхний предел на длину взаимодействия основного пучка конечного поперечного сечения в кристалле. Данное ограничение можно преодолеть, если возможно использовать угол 0т = 90°, т. е. реализовать случай Ле(2ш, 90°) = Ло(ш). Такой тип фазового синхронизма называется 90°-ным фазовым синхронизмом, и в некоторых случаях его можно получить, изменяя температуру кристалла, поскольку в общем случае Пе и По по-разному зависят от температуры. Подводя итоги проведенному выше рассмотрению, можно утверждать, что в отрицательном одноосном кристалле (с достаточной величиной двулучепреломле-ния) фазовый синхронизм достижим, когда обыкновенный луч на частоте [луч Ех в (8.55в)] соединяется с обыкновенным лучом, имеющим также частоту [луч Еу в (8.55в)], в результате чего образуется необыкновенный луч с частотой 2ш, или в соответствующих обозначениях Ощ + Om->- 2w Этот процесс называется генерацией второй гармоники типа I. В отрицательном одноосном кристалле при наличии фазового синхронизма возможно также существование другого вида ГВГ, называемого процессом типа II. В этом случае обыкновенная волна на частоте ш может соединиться с необыкновенной волной, имеющей также частоту , вследствие чего возникнет необыкновенная волна с частотой 2 , или в соответствующих обозначениях Ощ + [c.500]

Пример, = 1 И 1) либо только на частоте (Oi (однорезо-наторный генератор), либо на двух частотах (Oi и (02 (двухре-зонаторный генератор). Для пучка накачки зеркала являются достаточно прозрачными. Генерация возникает, когда усиление, обусловленное параметрическим эффектом, начнет превышать потери в оптическом резонаторе. Следовательно, для начала генерации нужна некоторая пороговая энергия входного пучка накачки. Когда этот порог достигнут, генерация наступает как на частоте (Oi, так и на (02, а конкретное сочетание величин oi и (02 определяется соотношениями (8.58). Например, при условии фазового синхронизма типа I, в котором участвуют необыкновенная волна с частотой (03 и обыкновенные волны с частотами (Oi и >2 (т. е. бщ,+ Omj), из соотношения (8.586) получаем [c.503]

При данном значении угла (т. е. при известном наклоне нелинейного кристалла по отношению к оси резонатора) соотношение (8.59) определяет связь между (Oi и (02, а вместе с соотношением (8.58а) оно позволяет вычислить обе частоты (Oi и (02. Можно реализовать условия фазового синхронизма как типа I, так и типа 11 (например, e(o, Ow, +бщ, в отрицательном одноосном кристалле), а перестройку можно осуш,ествлять изменением либо наклона кристалла (угловая перестройка), либо температуры (температурная перестройка). В заключение заметим, что если усиление, обусловленное параметрическим эффектом, достаточно велико, то можно обойтись и вовсе без зеркал, а интенсивное излучение на частотах (Oi и (02, происходяш,ее от параметрического шума, можно получить за один проход через кристалл. Это внешне очень похоже на явления суперлюминесценции и усиленного спонтанного излучения, которые рассматривались в разд. 2.7, и иногда (довольно необоснованно) называется суперлюминесцентным параметрическим излучением. [c.503]

Уравнение (8.67) мы будем использовать в последующих разделах как основное. Заметим, что оно было получено в предположении существования скалярного соотношения между векторами риелнн (8.41)], что не является правильным. В действительности же следует использовать тензорное соотношение [см. (8.54)]. Однако можно показать, что, если Ej теперь рассматривать как компоненту поля вдоль некоторой оси, а в выражении (8.41) коэффициент d заменить его эффективным значением i/эфф, то предположение о скалярном соотношении между Р и Е оказывается справедливым. Вообще говоря, величина dзфф представляет собой комбинацию одного или нескольких коэффициентов dim, входящих в (8.54), и углов 0 и определяющих направление распространения волны в кристалле [16] (в— угол, который волновой вектор составляет с осью z, а ф — угол, который проекция волнового вектора на плоскость ху составляет с осью X кристалла). Например, в случае кристалла точечной группы симметрии 42т и фазового синхронизма типа I получаем (/эфф = 36 sin 2< sinG. Однако для простоты записи в соотношении (8.41) сохраним символ d, помня при этом, что на самом деле это эфф, т. е. эффективное значение коэффициента d. [c.506]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...