Генерация второй оптической гармоники

В этом параграфе мы обсудим задачи, а также методы их решения на примере эталонной для нелинейной оптики задачи о генерации второй оптической гармоники (ГВГ). Последовательно будут рассмотрены нестационарные эффекты в первом приближении теории дисперсии [c.112]

Теоретический анализ генерации второй оптической гармоники внутри лазерного резонатора дан Смитом [80]. Он показал, что выход гармоники для всех уровней мощности лазера определяется величиной нелинейности К. Величина К, требуемая для оптимального согласования, пропорциональна линейным потерям L на основной частоте (основным лазерным потерям) и обратно пропорциональна параметру насыщения S для лазерного перехода [c.38]

Генерация второй оптической гармоники в резонаторе лазера. [c.189]

Историю нелинейных материалов можно считать краткой или долгой в зависимости от того, что понимать под началом этой истории. Первые работы по исследованию линейного электрооптического эффекта были выполнены еще до начала двадцатого столетия. Однако если иметь в виду историю материалов, используемых для генерации второй оптической гармоники (ГВГ) и для других процессов смешения частот оптического излучения, то первое сообщение о таких материалах появилось лишь в 1961 г., когда впервые была наблюдена ГВГ [54]. Поэтому, чтобы понять, откуда возникли различные требования, предъявляемые к нелинейным материалам, полезно обратиться к истории работ по нелинейной оптике. [c.94]

Генерация второй оптической гармоники [c.279]

Оптич. накачку осуществляют лазерами эксимерный лазер, газовые лазеры на N3, на парах Си, твердотельные лазеры) и газоразрядными импульсными лампами. В случае импульсной лазерной накачки Л. н. к. излучает одиночные или периодически повторяющиеся импульсы длительностью от 1—2 до десятков не при кпд от единиц до неск. десятков % и мощности излучения, достигающей сотен МВт, Спектр излучения смещён в длинноволновую сторону относительно лазера накачки (рис. 1,6) и генерация при смене красителя может быть получена на любой длине волны X от 322 нм до 1260 нм. Наиболее широкую область перестройки спектра даёт накачка рубиновым лазером (осн. волна Х=694 нм и вторая оптическая гармоника X = = 347 нм). [c.342]

Многочисленные эксперименты, проведенные со световыми пучками мощностью порядка 10 Вт/см и больше, убедительно показали, что характер оптических явлений существенно зависит от интенсивности излучения. Область оптики, изучающую оптические явления, характер которых зависит от интенсивности излучения, принято называть нелинейной оптикой. Это новое направление оптики стало бурно развиваться начиная с 1962 г., когда впервые была обнаружена генерация второй гармоники (эффект удвоения частоты). [c.9]

Оптическое детектирование (выпрямление). Генерация второй гармоники. Перепишем второй член выражения (18.1а) в виде [c.392]

Равенство показателей преломления для двух разных частот в изотропных средах возможно только при условии, что одна из этих частот лежит в области аномальной дисперсии, которая в свою очередь совпадает с областью поглощения. Следовательно, при равенстве показателей преломления одна из волн (в изотропных средах) будет сильно поглощаться, что затрудняет осуществление эффективной генерации второй гармоники. Однако если обратить внимание на оптические свойства анизотропных кристаллов (см. [c.405]

Теперь нетрудно понять, как на практике осуш,ествляют генерацию второй гармоники. Для этого берут подходящий кристалл и вырезают образец так, чтобы падающий на него нормально лазерный пучок частоты со образовывал угол синхронизма 0 с оптической осью кристалла ОА (рис. 9.11, е). При этом надо позаботиться о поляризации падающего светового пучка он должен быть линейно поляризован перпендикулярно плоскости главного сечения (перпендикулярно плоскости рисунка), с тем чтобы сыграть в кристалле роль обыкновенной световой волны. Вот, собственно говоря, и все. В нелиней юм кристалле возникает световая волна частоты 2со, линейно поляризованная в плоскости главного сечения. [c.234]

Коэффициенты генерации второй гармоники (элементы тензора rf ) нелинейных кристаллов приведены в табл. 33.18. Элементы тензора связаны с линейными оптическими восприимчивостями сред через тензор третьего ранга 6 (тензор Миллера) . [c.878]

В данном разделе мы рассмотрим некоторые эффекты, обусловленные нелинейным членом поляризации, который пропорционален квадрату электрического поля. Обсудим здесь два эффекта, а именно генерацию второй гармоники (ГВГ) и оптическую параметрическую генерацию (ОПГ). ГВГ имеет место, когда в нелинейном материале лазерный пучок с частотой ю частично преобразуется в когерентный пучок с частотой 2ш (этот [c.491]

ГЕНЕРАЦИЯ ВТОРОЙ ГАРМОНИКИ В ОПТИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНЕ [c.557]

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]

Оптическая нелинейность второго порядка, которая отвечает за генерацию второй гармоники, может быть также использована для усиления слабых оптических сигналов. Основная схема включает в себя входной сигнал на частоте ш,, который падает на нелинейный оптический кристалл вместе с интенсивной волной накачки на частоте причем > ш, [16—18]. Усиление волны с частотой сопровождается при этом генерацией холостой волны на частоте [c.571]

Больше всего сведений о гиперполяризуемости получают при исследовании генерации второй гармоники оптического излучения в изотропной среде (газе или жидкости), на которую наложено постоянное электрическое поле. Как говорилось в разд. 1.2, генерация второй гармоники происходит благодаря наличию нелинейной оптической восприимчивости третьего порядка Xi/и- Поляризация на частоте 2со определяется выражением [c.22]

Удвоение частоты света (генерация второй оптической гармоники). Схема опыта Франкена показана на рис. 9.2, Излучение рубинового лазера 1 проходит сквозь кристалл [c.218]

ВВ.Шигорин BJJ., Шипуло Г.П. О роли электронных конфигураций с переносом заряда в генерации второй оптической гармоники. - ЖПС, [c.194]

Мы уже установили выше, что квадратичная по полю нелинейная поляризация, описываемая нелинейной оптической восприимчивостью 2-го порядка ответственна за процессы генерации суммарной ((0 = 0 + С02) и разностной (со = oi - 02) частот, генерации второй оптической гармоники (со = 2 oi), оптического выпрямления (О - oi — 02). Эта же восприимчивость описывает линейный электрооптический эффект в постоянном поле, или эффект Поккельса (со = О + со), и процессы параметрического преобразования частоты (соз = oi + 02). [c.201]

Весьма существенным -для современной нелинейной оптики является распространение теории взаимодей-ст-В1И-Я и самовоздействия волн на реальные пучки, обладающие конечной шириной спектральной линии (модулированные, в частности импульсно-модулированные волны) и конечным поперечным сечением. Задачи такого типа вообще не рассматриваются в настоящей книге. Поэтому представляется целесообразным хотя бы кратко дать их конкретную формулировку. Это удобно сделать на примере стандартной задачи о генерации второй оптической гармоники, рассмотренной в гл. 4 и в приложении I для плоских яемодулирован-ных волн. [c.20]

В работах [20—22], выполненных в последние годы, было теоретически, а затем и экспериментально доказано, что при эффективной генерации второй оптической гармоники в реальных пучках (например, имеющих гауссовский профиль в пространстве и во времени) имеется внутренний механизм ограничения эффективности оптического удвоителя, связанный с дифракционными эффектами при сильном энергообмене между волнами основной частоты и второй гармоники. В ряде случаев существенными могут быть и конкурирующие нелинейные эффекты (вынужденное рассеяние, оптический пробой, самовоздействие и др.) [22—24]. В результате оказывается принципиально невозмож-ньш получение 100%-ного энергетического к.п.д. при генерация [c.242]

Влияние иемонохроматичности излучения лазера на генерацию второй оптической гармоники в различных нелинейных средах. [c.245]

Условие волнового синхронизма для генерации второй гармоники. В 9.1 отмечалось, что при определенных условиях волна нелинейной поляризации частоты 2со, во.чникающая при распространении в квадратично-нелинейной среде световой волны частоты ш, может переизлучить световую волну на частоте 2(и — вторую оптическую гармонику. Каковы же эти условия [c.231]

Вычислите завишмость от расстояния, проходимого волнами в нелинейной q)eдe, интенатености второй оптической гармоники в синхронном и несинхронном режимах при наличии в нелинейной среде однофотонного поглощения на частоте второй гармоники с коэффициентом поглощения а (2со). Изменится ли качественно результат для случаев генерации третьей гармоники генерации разностной суммарной частоты одновременного наличия однофотонного поглощения на основной частоте [c.219]

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 общем случае в разложении поляризации по степеням поля необходимо учитывать также низкочастотные поля. Большинство нелинейных эффектов связано с членами ряда, пропорциональными квадрату и кубу амплитуды электрического поля. Квадратичная поляризация обусловливает существование таких эффектов, как генерация второй гармоники, оптическое выпрямление, линейный электрооптический эффект (эффект Поккельса) и параметрическая генерация. К эффектам, обязанным своим существованием поляризации, кубичиой по полю, откосятся геиерация третьей гармоники, квадратичный электрооптический эффект (эффект Керра), двухфотонное поглощение, вынужденное комбинационное рассеяние, вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэ-ка и вынужденное ралеевское рассеяние. [c.860]

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]

Нелинейный оптический отклик, характеризуемый параметрами djjf, и Xijhn приводит к многочисленным интересным явлениям и применениям. Нелинейность второго порядка Р. = Id-ji EjE, ответственна за генерацию второй гармоники [1] (удвоение частоты), за генерацию суммарной и разностной частот и за параметрическое усиление и генерацию. Член третьего порядка Р = фи- [c.543]

Некоторые световоды меняют свои оптические свойства под действием интенсивного светового излучения в течение периода от нескольких минут до нескольких. часов. В разд. 10.5 обсуждалась генерация второй гармоники в световодах, подвергшихся воздействию импульсов излучения на длине волны 1,06 мкм. Другой фото-индуцированный эффект в световодах проявляется в появлении постоянной решетки показателя преломления в световодах, легированных германием, после воздействия на них непрерывного излучения аргонового лазера вблизи 0,5 мкм. Этот эффект впервые наблюдался Хиллом с соавторами [39] и затем интенсивно изучался [40-50]. Его механизм, однако, не вполне ясен. Этот эффект фоточувствительности световода представляет практический интерес, поскольку световод с наведенной в нем решеткой действует как низкополосный брэгговский фильтр [40]. Кроме того, его диспфсия вблизи длин волн, на которых формируются решетки показателя преломления, аномальна (Рз < 0). Это свойство можно использовать для компенсации материальной дисперсии световодов в системах оптической [c.318]

Рис. 6.31. Схема коррелятора для измерения длительности сверхкоротких импульсов при неколлинеарной генерации второй гармоники / — делительная плас-I тинка, 2 — прерыватель-модулятор, 3 — сканируемая линия оптической задержки, 4 — кристалл удвоителя частоты, 5— диафрагма, 6 — ФЭУ

Таким образом, сложение и вычитание частот невозможно в среде с центром инверсии, например в изотропной среде, состоящей из оптически неактивных молекул. Однако при наложении постоянного электртческого поля генерация второй гармоники становится возможной благодаря уничтожению инверсионной симмет1 1и (можно объяснить эту генерацию наличием не равной нулю компоненты Х, / (см. разд. 1.5)). Генерация суммарной и разностной частот возможна в растворе оптически активных молекул (см. разд. 1.4) [31, 32]. [c.13]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...