Генерация второй гармоники в кварце

Иначе говоря, если в этом случае возможно синхронное взаимодействие в плоскости X — Z (ф = 0), то оно определяется лишь коэффициентом d 5. Это свойство можно использовать для определения знака коэффициентов d 5 и 22- Например, при генерации второй гармоники в кристалле ниобата лития, вырезанном так, что sin Зф < О, мощность выходного излучения меньше, чем при таком же взаимодействии в аналогичном кристалле, но вырезанном так, что sin Зф = 0. Из этого результата можно сделать вывод, что коэффициенты d и 22 в ниобате лития имеют противоположные знаки [17]. Аналогичным способом с помощью генерации разностной частоты в далекой инфракрасной области спектра было показано, что для кристалла кварца (класс 32) коэффициент 14 не равен нулю [174], как и должно быть, поскольку для таких взаимодействий условие Клейнмана не выполняется. [c.87]

Параметрические процессы обусловлены нелинейны.м откликом электронов среды в электромагнитном поле. Зависимость наведенной поляризации среды от величины приложенного поля содержит как линейные, так и нелинейные члены, величина которых зависит от нелинейных восприимчивостей [1-4] (см. выражение (1.3.1)). Возможны параметрические процессы различных порядков, причем порядок процесса совпадает с порядком восприимчивости, ответственной за него. Восприимчивость второго порядка в изотропной среде равна нулю (в дипольном приближении) [2 4]. По этой причине параметрические процессы второго порядка, такие, как генерация второй гармоники или генерация суммарных частот, в световодах из плавленого кварца не должны иметь место. В действительности эти процессы все же наблюдаются благодаря квадрупольному или маг-нитно-дипольному эффектам, но их эффективность довольно низ- [c.281]

Несколько ранних экспериментов [46-49] показали, что при распространении по волоконному световоду мощного импульса накачки на длине волны 1,06 мкм от Nd ИАГ-лазера с синхронизацией мод и модуляцией добротности происходит генерация второй гармоники и суммарной частоты вида со, -t- oj. Эффективность преобразования составляла около 0,1% как для суммарной частоты [49], так и для второй гармоники [52]. Такая высокая эффективность неожиданна для параметрических процессов второго порядка, поскольку восприимчивость второго порядка связана с нелинейным откликом электрических диполей, следовательно, близка к нулю в изотропных материалах, каким является плавленый кварц. Существует несколько нелинейностей высших порядков, которые могут создать эффективную для таких процессов наиболее важны среди них нелинейности на дранице сердцевины и оболочки и нелинейности, связанные с квадрупольным и магнитным моментами. Однако детальные расчеты показывают [53], что эти нелинейности могут дать увеличение эффективности преобразования максимум до 10 даже при условии фазового синхронизма. Видимо, более высокие эффективности параметрических процессов второго порядка связаны с другим механизмом. [c.309]

Таблица содержит сводку сложных окислов, которые были изучены методом генерации второй гармоники. Против формулы каждого окисла во второй колонке указан характер его диэлектрических свойств, которые находятся в согласии с его нелинейными оптическими характеристиками. Б третьей колонке приведена относительная интенсивность второй гармоники возбуждаемой в этом окисле вдали от направления фазового согласования (если оно имеется) при комнатной температуре. За единицу принята величина 12а). генерируемая неполяризованным излучением лазера в кристалле кварца. Сведения [c.30]

Начало исследований в этой области можно датировать 1961 г. — именно в этом году была выполнена первая экспериментальная работа ) по генерации второй гармоники излучения рубинового лазера в кристалле кварца. Менее чем через год после этого открытия стало совершенно ясно, что эксперименты подобного рода открывают широкие перспективы в двух направлениях. Одно из них связано с исследованием нового класса физических параметров, так называемых нелинейных восприимчивостей сейчас его принято называть физической нелинейной оптикой или нелинейной спектроскопией. [c.5]

В видимой области спектра известные кристаллы — это обычно кварц, ADP или KDP. В инфракрасной области, на длине волны 10,6 мкм, известным кристаллом часто считается арсенид галлия. Все вещества сгруппированы в таблицы в соответствии с кристаллографическими классами приведенные значения коэффициентов измерены по генерации второй гармоники указанные длины волн относятся к основной частоте. Для каждого материала дается только по одному значению нелинейной восприимчивости на каждой длине волны, даже если известно более одного значения, [c.219]

На частотах СВЧ диапазона представляют интерес оптические методы изучения нелинейных акустических явлений в твердых прозрачных телах. На рис. 11.5, а изображена схема установки для исследования генерации гармоник продольных волн в кристалле кварца [55]. Свет от неподвижного гелий-неонового лазера 4 падает на исследуемый прозрачный кристалл 2, который может передвигаться вдоль направления распространения звука, сохраняя угол падения света неизменным (используется брэгговская дифракция света на ультразвуке). Этот свет дифрагирует на продольной ультразвуковой волне (использовались частоты от 500 МГц и выше применялся импульсный метод) под углом 0б, удовлетворяющим условию Брэгга sin 0б=Х/2Л, где X — длина волны света и yV длина волны звука (рис. 11.5, б). Поскольку угол 0б зависит от Л, возникающие при распространении ультразвуковой волны гармоники могут быть исследованы независимо, если производить измерения под углами 0б ю), 0б(2 >),. . . Изменение амплитуды гармоники с расстоянием находится путем передвижения резонатора 1 с кристаллом 2 относительно неподвижных источников света 4 и фотоумножителя 3. При малом отношении интенсивностей дифрагированного света к падающему, интенсивность дифрагированного света прямо пропорциональна интенсивности падающего света / и не зависит от частоты акустических гармоник (i/< > и — амплитуды смещения звука основной частоты и второй гармоники), [c.300]

В [41] при гелиевых температурах наблюдалась генерация второй гармоники в кварце на 4,5-10 гц. Схема установки, показанная на рис. 74, принципиально не отличается от используемых на частотах ультразвукового диапазона в криостате 1, заполненном жидким гелием, шомещался резонатор 2 на частоту 4,5 10 гц. Возбуждение гиперзвука в кварцевом стержне 3 осуще- ствлялось так же, как в работах [42, 43] см. также обзор [44]) конец кварцевого стержня помещался в пучность электрического поля в резонаторе 2. Приемный резонатор 4 был настроен на частоту второй гармоники 9 10 гц (на частоте 3 10 гц наблюдалась также третья гармоника). Гармоники наблюдались в кварцевых стержнях X- и ЛС-срезов, а также в непьезоэлектрическом срезе Z. Отмечаются некоторые трудности эксперимента генерация гармоник могла происходить в зазоре между стержнем и резонатором при мощности 0,1 вт резонатор пробивался. [c.337]

В первых опытах по генерации второй гармоники в энергию второй гармоники превращалось около 10 энергии первичного излучения. Такая малая доля перехода энергии ко второй гармонике объясняется небольшой когерентной длиной 2za в кварце (22q 10 см). Для более интенсивного обмена энергией необходимо удовлетворить условию волнового синхронизма (оз) =n (2(u). Это равенство невозможно удовлетворить для изотропной среды в прозрачной области, так как показатель преломления (со) монотонно возрастает с ростом частоты. Условию п(ш) =/гД2ш) можно удовлетворить, если частота со взята в прозрачной области (область нормальной дисперсии), а 2со — в области сильного поглощения (область аномальной дисперсии) или наоборот. Но это невыгодно, так как одна из волн будет сильно поглощаться. [c.304]

Дюкуэнг [15] наблюдал флуктуации коэффициента, связывающего величины /2 и I] для различных импульсов рубинового лазера с модулируемой добротностью. Иногда импульс с меньшей интенсивностью излучения основной частоты давал более мощную гармонику. Однако между двумя нелинейными процессами одного порядка, вызванными одним и тем же лазерным импульсом, существует регулярное соответствие, не подверженное флуктуациям (для их наблюдения излучение лазера разделяется на две части с помощью полупрозрачного зеркала). Этот метод позволяет получить надежные относи-сительные величины нелинейной восприимчивости. На фиг. 21 приведена схема экспериментальной установки, на которой измерялась нелинейная восприимчивость GaAs ее величина определялась по отношению к нелинейной восприимчивости, обусловливающей генерацию второй гармоники в KDP или кварце. Если перед кварцевым кристаллом помещалась рассеивающая пластинка из матированного стекла, не обладающая поглощением, то указанное регулярное соответствие нарушалось. Пространственное распределение мод в двух образцах нелинейного вещества переставало быть идентичным. Этот эксперимент убедительно показывает, что в импульсе рубинового лазера генерируются одновременно несколько мод [c.208]

Существует много веществ, оптические свойства которых зависят как от направления распространения, так и от поляризации световых волн. К оптически анизотропным материалам относятся кристаллы, например кальцит, кварц и KDP, а также жидкие кристаллы. Эти материалы характеризуются многими необычными оптическими свойствами, такими, как двойное лучепреломление, оптическое вращение плоскости поляризации, поляризационные эффекты, коническая рефракция, электрооптические и акустооптические эффекты. Анизотропные кристаллы используются во многих оптических устройствах, например в призменных поляризаторах, поляризационных пластинах и в двулучепреломляющих фильтрах. Анизотропные нелинейные вещества используются также для достижения фазового синхронизма при генерации второй гармоники. Таким образом, очевидно, сколь важным для практического применения этих свойств является четкое представление о процессе распространения света в анизотропных средах. Данная глава целиком посвящена изучению распространения электромагнитного излучения в этих средах. [c.78]

РИС. 12.1. Установка, использованная в первом эксперименте, в котором была по-/гучена генерация второй гармоники [1]. Пучок рубинового лазера (X = 0,694 мкм) фокусируется на кристалле кварца, что приводит к генерации (слабого) пучка при Х/2 = 0,347 мкм. Затем два пучка разделяются призмой и регистрируются на фотопленке. [c.558]

Перейдем к рассмотрению основных применений нецентросимметричных диэлектриков в нелинейной оптике, преимущественно относящихся к области дискретного и непрерывного (плавного-па-раметрического) преобразования частоты излучения лазеров. Исторически это направление начало быстро развиваться после выявления Франкеном с сотрудниками генерации второй гармоники от излучения лазера на рубине в кристаллическом кварце в 1961 г. и предсказания Р. В. Хохловы.м и С. А. Ахмановым в 1962 г. возможности параметрической перестройки частоты излучения лазе- [c.240]

Вскоре после создания первого лазера П. А. Франкен с сотр. [8.1] обнаружили явление генерации второй гармоники излучения. Излучение рубинового лазера в этом эксперименте падало на кристалл кварца. За кристаллом кроме лазерного излучения на основной длине волны 7.1 = 694 нм регистрировалось излучение, длина волны которого была в два раза меньше (Яг = 347 нм). Этот эксперимент лег в основу развития экспери- [c.276]

О первые генерация второй гармоники была осуществлена Франкеном с сотрудниками в 1961 г. при прохождении импульса излучения рубинового лазера (Я,=694 нм) через пластинку кварца. Излучение второй гармоники (Я, = 347 нм) соответствует ближней ультрафиолетовой области. Измерения показали, что ее интенсивность испытывает осцилляции по мере наклона пластинки к оси лазерного пучка. Эти осцилляции объясняются изменением длины пути [c.490]

Методы осуществления фазового синхронизма. Если, исходя из табличных данных о jui irep Hii ноказателя преломления различных сред, оцеггнть д.пину синхронизма L = ДЛ , то получится очень малая величина. Например, в случае генерации второй гармоники излучения видимого диапазона частот в кварце расчет дает длину L 10 мкм. Это значит, что, возбуждая [c.149]

Генерация второй гармоники впервые была обнаружена Франкеном в 1961 г. Излучение рубинового лазера фокусировалось на кристалле кварца, расположенном между двумя фильтрами, прозрачными только в узких окрестностях длин волн Ях = 694,3 нм и Яг = Я /2 = 347,0 нм. Из кристалла, помимо исходного красного излучения лазера (Ях = 694,3 нм), выходило также ультрафиолетовое излучение с половинной длиной волны 347,0 нм. В первых опытах Франкена в энергию второй гармоники превращалось 10 энергии первичного излучения. [c.731]

Характерной особенностью генерации гармоник в кристаллах оказывается то, что нелинейный параметр r, , является существенно анизотропной величиной. Кроме того, в кристаллах возможна генерация второй гармоники сдвиговых волн. Напомним, что в изотропных телах ( 3) симметрия тензора упругих модулей третьего порядка запрещает генерацию второй сдвиговой гармоники, по крайней мере в совершенных материалах. Для некоторых направлений в кристаллах генерация вторых гармоник сопровождается интересными поляризационньши эффектами, связанными с тем, что условия синхронизма могут выполняться для обеих квазипоперечных волн ортогональных поляризаций [33]. Такими направлениями, очевидно, являются акустические оси. Например, для оси симметрии третьего порядка тригональных кристаллов (кварц, ниобат лития), являющейся акустической осью, компоненты вектора вынуждающей силы N P имеют вид [c.292]

Генерация кратных гармоник впервые наблюдалась в 1961 г. (Франкен с сотр.) при распространении излучения рубинового лазера в кристаллическом кварце, дигидрофосфате калия и триглицин-сульфате. Схема эксперимента, показанная на рис. 41.6, в принципиальном отношении очень проста. На плоскопараллельный слой / слева падает коллимированный или сходящийся пучок лазерного излучения. Из пластинки выходит излучение второй гар [c.837]

Все эксперименты по параметрическим взаимодействиям световых волн, выполненные до настоящего времени, достаточно хорошо описываются соотношениями, приведенными в гл. 4, 1 и 2. Наиболее тщательную проверку теории позволили осуществить эксперименты по генерации второй световой гармоники в пьезоэлектрических кристаллах. Франкен в своем первом эксперименте [I] фокусировал луч рубинового лазера с длиной волны 6943 А в кристалл кварца в пятно диаметром около I мм. Энергия лазерного импульса равнялась приблизительно 3 дж, длительность составляла около сек. Излучение, выходившее из кварца, регистрировалось с помощью кварцевого спектрографа на фотопленке, нечувствительной к красному свету. Оценки показали, что около 10 " от общего числа фотонов, имевшихся в импульсе, преобразовывалось в кванты ультрафиолетового излучения с длиной волны 3471 А. Эксперименты, выполненные позже с использованием дифракционных решеток, подтвердили, что генерируемая частота равна удвоенной частоте излучения рубинового лазера с точностью до 10 . В этих экспериментах производилось сравнение дифракционного спектра первого порядка ультрафиолетового излучения с дифракционным спектром второго порядка излучения рубина, причем оба спектра получались во время одной и той же экспозиции [c.190]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...