Генерация второй гармоники кристаллах KDP

В экспериментах по генерации второй гармоники необходимо удовлетворить не только условию согласования показателей преломления (12.4.15), но и требованиям, налагаемым формой нелинейного оптического тензора, которая ограничивает свободу выбора направлений поляризации. Например, в кристалле KDP в соответствии с выражениями (12.2.13) составляющие вектора нелинейной поляризации можно записать в виде [c.564]

РИС. 12.3. Генерация второй гармоники в кристалле KDP. Вектор Е направлен под углом 45° к осям х ку. Вектор к направлен под углом к оптической оси г. (Все векторы, отмеченные точками, стянутыми дугами, лежат в плоскости ху.) [c.565]

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]

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]

Направление синхронизма. На рис. 18.8 показаны сечения поверхностей показателя преломления обыкновенных п 1 = (ш), n i — п (2со)) и необыкновенных (и и п ) волн в кристалле KDP — дигидрофосфата калия для частоты рубинового лазера (индекс 1) и его второй гармоники (индекс 2). Как видно из рис. 18.8, под некоторым углом Оо к оптической оси (0Z) кристалла происходит пересечение эллипсоида п . и сферы п1, что означает п, = пЧ в данном направлении. Поэтому направление, определяемое значением угла я%, является направлением синхронизма. Следовательно, если поляризацию падающей волны подобрать так, чтобы основная волна в кристалле являлась обыкновенной, а кристалл подобрать так, чтобы в нем данная обыкновенная волна возбуждала необыкновенную волну второй гармоники, то в направлении о должно произойти резкое возрастание мощности второй гармоники. В формуле (18.20) не учтена потеря энергии падающей волны на нагревание кристалла и на рассеяние, в результате чего при п (2со) == п (со) длина когере1ггности превращается в бесконечность. Однако в реальных средах всегда возможны подобные потери и поэтому длина когерентности даже при п (2со) — п (со) становится конечной. И в этом случае условие синхронизма является условием наилучшей генерации второй гармоники. [c.406]

В области нормальной дисперсии величина показателя преломления увеличивается с ростом частоты, т. е. для изотропных сред условие ( ) не выполняется, но оно выполняется в области аномальной дисперсии. В анизотропных средах условие ( ) может быть выполнено и в области нормальной дисперсии в случае взаимодействия волн разл. поляризаций. Хотя при этом всегда п (ш1)< (ш2) и (со )<п (ш2] (индексы о и е относятся соответственно к обыкновенной и необыкновенной волнам), однако при не слишком малых параметрах анизотропии возможно o(oji) fl(( o2) (отрицат. кристаллы) или fJe(t0i)3= ((U2) (положит. кристаллы). В отрицат. нелинейном кристалле KDP условие Ф. с. при генерации второй гармоники выполняется при взаимодействии вида A<,((i)i)-i- ( Oi) = (0)2) или (Mi)-l- e(wi)=Arj(t02)- Подобные соотношения можно записать для др. типов трёхчастотных взаимодействий. [c.274]

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]

ПРИМЕР. ГЕНЕРАЦИЯ ВТОРОЙ ГАРМОНИКИ В КРИСТАЛЛЕ KHjPO (KDP) [c.563]

Для целей управления лазерным излучением первыми начали применяться кристаллы гидрофосфата калия КНгРОДКВР) и аналоги на его основе, в которых калий замещается группой аммония, а водород — тяжелым изотопом — дейтерием. Кристаллы типа KDP выращиваются из водных растворов, технология их выращивания достигла высокого уровня и продолжает совершенствоваться. Получаемые кристаллы KDP высокого оптического качества до настоящего времени находят широкое применение. Однако этим кристаллам свойственны недостатки, и основной из них — сравнительно низкие электрооптическпе и нелинейные коэффициенты, ответственные за электрооптический эффект и генерацию второй гармоники (ГВГ). [c.8]

Методы, изложенные в общих чертах в гл. 1 и 5, использовались для измерения компонент тензоров восприимчивости третьего ранга, описывающих генерацию второй гармоники в ряде кристаллов. Измерения обычно производятся по отношению к стандартной величине компоненты %гху 2а = со + со) для KDP, равной при комнатной температуре 6,0- 10 ед. GSE и принятой за единицу. Для получения точных относительных значений важно избегать направления точного согласования фазовых скоростей и близких к нему направлений. В этих случаях данные были бы чрезвычайно чувствительны к геометрии, и требовалось бы точно знать конфигурацию мод и ориентацию кристалла. Кроме того, для получения надежных данных необходимо провести измерения нескольких максимумов и минимумов на кривых типа, при- [c.210]

В качестве примера, позволяющего выявить все существенные физические черты интересующего нас явления, рассмотрим случай генерации второй гармоники при падении плоской монохроматической волны с частотой U1 на грань кристалла, не обладающего центром инверсии. Световая волна будет испытывать в кристалле обычное преломление. В общем случае двупреломляю-щих кристаллов возникает два преломленных луча. Во избежание ненужных усложнений рассмотрим только один преломленный луч. Такое рассмотрение справедливо в случае кубических кристаллов (например, ZnS) или одноосных кристаллов, например дигидрофосфата калия (KDP), если плоскость падения содержит оптическую ось к падающий луч поляризован в этой плоскости. Систему координат выберем таким образом, чтобы граница совпадала с плоскостью z = О, а плоскость падения— с плоскостью у = 0. Волновые векторы падающей и преломленной волн обозначим соответственно через [c.335]

Поясним принцип этого метода на примере кристалла KDP. На фиг. 3.4 приведена зависимость показателей преломления кристалла KDP от длины волны. Кристалл отрицательный, одноосный, следовательно, показатель преломления для обыкновенной волны больше, чем для необыкновенной. Для получения коллинеарного синхронного взаимодействия при генерации второй гармоники необходимо, чтобы показатели преломления кристалла на частотах основной волны и второй гармоники были равны. Предположим, что в качестве источника используется гелий-неоиовый лазер с длиной волны излучения 6328 А. Из [c.81]

Гораздо проще измерять относительную величину оптической нелинейности. В этом случае, во-первых, отпадает необходимость в абсолютном измерении мощностей взаимодействующих волн. Кроме того, такие измерения обычно не связаны с получением синхронного взаимодействия, и, следовательно, требования к качеству нелинейного кристалла существенно снижаются. Наконец, при относительных измерениях нет необходимости точно исследовать параметры основного излучения, поскольку то же самое излучение воздействует и на опорный образец. Метод измерений, о котором идет речь, был впервые использован Мейкером и соавт. [105] в 1962 г. в настоящее время он известен как техника полос Мейкера. Плоскопараллельная пластинка исследуемого кристалла ориентируется таким образом, чтобы измеряемый нелинейный коэффициент являлся основным в используемом взаимодействии. Например, для измерения коэффициента 36 = z3 y в кристалле KDP необходимо вырезать пластинку так, чтобы ось 2 кристалла лежала в плоскости ее входной грани, а нормаль к входной грани составляла угол 45° с осями хну. Тогда, если луч лазера, падающий нормально на входную грань пластинки, поляризован под углом 90° к оси z, компоненты поля и Еу равны. При этом генерируемая волна второй гармоники будет поляризована параллельно оси 2. Однако при, такой геометрии взаимодействие не будет синхронным и, следовательно, сигнал второй гармоники будет слабым. При повороте кристалла в плоскости, образованной падающим лучом и осью 2, мощность второй гармоники периодически меняется, поскольку при этом меняется эффективная длина взаимодействия и фазовая расстройка. Полученная зависимость мощности второй гармоники от угла поворота кристаллической пластинки представляет собой систему максимумов и минимумов и очень напоминает систему интерференционных полос, за что описанный метод и получил свое название. В действительности же появление таких полос обусловлено природой генерации второй гармоники при больших фазовых расстройках Ak. [c.106]

Установка для генерации высокостабильных ультракоротких импульсов была создана Ротманом и сотр. [5.30]. Схема этой установки показана на рис. 5.11. Она состоит из двух регулирующих контуров. Контур быстрой регулировки содержит измеритель средней мощности излучения лазера Pi и второй гармоники сигнала Р2, получаемой при помощи кристалла KDP (см. гл. 3 и 8). Пиковая мощность импульсов второй гармоники пропорциональна квадрату пиковой мощности лазерных импульсов. Поэтому Р2- (f i)VTL, где — длительность импульса лазера, откуда следует, что величина (Pi)V 2 является мерой длительности импульса. Для контроля длительность импульса измеряется одновременно автокоррелятором и по второй гармонике (см. гл. 3). Измерения показывают, что преднамеренная расстройка резонатора мало влияет на среднюю мощность основного излучения Р, в то время как Рг и, следовательно, меняются сильно (при расстройке 6vm = l кГц Pi изменяется менее чем на 10%, Рг — более чем на порядок, изменение длительности импульса еще можно зарегистрировать при рас- [c.178]

К настоящему времени исследовался выход второй гармоники на ряде кристаллов. Эффективными в смысле генерации гармоники оказываются кристаллы KDP и ADP (КН2РО4 и NH4H2PO4). Кристаллы KDP исследовались в параллельном и сфокусированном пучках. Наибольигий выход (возрастание приблизительно в 300 раз) наблюдался по направлению синхронизма. [c.211]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...