Glosar de fizică
Generator de lumină parametric - o sursă de optică coerentă. radiație, în care un val puternic de lumină de o frecvență (frecvența pompei), care trece printr-un cristal neliniar, este transformat în unde luminoase de alte frecvențe mai mici. Frecvențele undelor excitate parametric sunt determinate de dispersia luminii în cristal și, atunci când se schimbă, pot fi reconstruite fără probleme cu fixări. frecvența de pompare.
P. cu. a fost propus în 1962 de SA Akhmanov și RV Khokhlov. Primele experimente. P. cu. au fost create în 1965 de către J. Giordmaine și R. Miller, SA Akhmanov și RV Khokhlov împreună cu colegii lor.
Deoarece dimensiunile unui cristal neliniar sunt mult mai mari decât lungimea de undă a undei luminoase, Excitarea în optică are un caracter pronunțat de undă. Sub influența electrică. Câmpul E al unui val de intensitate mare variază în funcție de dielectric. permeabilitatea e a unui cristal neliniar: unde este susceptibilitatea patratică (vezi Optica neliniară) Dacă câmpul undei pompei este unde w este numărul de undă. a - începutul. fază, apoi dielectrică. Permeabilitatea este modulată în conformitate cu legea undelor călătorii:
în cazul în care canelura. adâncimea de modulare, a cărei valoare caracteristică în optică este de 10 -7 10 -5. La fața de intrare a cristalului (x = 0) cu un dielectric care variază în funcție de timp. permeabilitatea (1) a zgomotului excită câmpul electromagnetic. oscilații cu frecvențe și faze și relații înrudite
similar parametric. excitarea oscilațiilor într-un sistem cu două circuite (a se vedea Generarea parametrică și amplificarea oscilațiilor electromagnetice).
Și vibrații cu frecvențe care se extinde în cristal sub forma a două valuri de lumină cu undă vectori k1 și k2. interacționa cu valul pompei. Dacă nu luați specialul. măsurători, apoi la o distanță x, relațiile optime de fază (2) se modifică datorită dispersiei cu cantitatea în care kH - k1 - k2 este detuningul vectorilor de undă, ceea ce duce la deteriorarea parametric. excitarea sau chiar dispariția ei. Prin urmare, condiția necesară pentru eff. transfer de energie de unda pompa excitat de valuri tot drumul propagarea lor este coordonarea vitezele lor de fază, val sau vectori, adică - 0 ..:
Această condiție, numită. starea sincronismului de fază înseamnă că vectorii de undă ai undelor pompei și undele excitate sincron formează un triunghi închis.
Cu sincronizarea fazelor, amplitudinile undelor excitate, la început slab, cresc cu distanța parcursă de energia excitației:
unde este coeficientul. val de atenuare într-un mediu liniar, - coeficient. parametrice. câștig. Aparent, excitarea apare dacă câmpul pompei depășește pragul:
Sincronizare de faze care oferă max. parametrice. amplificare, servește ca un fel de filtru de unde care se separă de întreaga varietate de frecvențe + = determ. o pereche de frecvențe într-un p. satisfăcător (3). Din (3) urmează condiția pentru indicii de refracție ai cristalului la frecvențele u. Mon
al doilea este excitarea de către un val extraordinar de pompare a unui val obișnuit de frecvență și un val de frecvență extraordinar:
În pozitiv. cristal uniaxial, este de asemenea posibilă selectarea direcțiilor în care condiția (3) este satisfăcută și valul obișnuit al pompei excită două valuri extraordinare sau ordinare și extraordinare:
Fig. 1. Dependența indicelui de refracție al ordinului n0 și a undelor extraordinare nc asupra frecvenței (a) și a direcției de propagare (b) într-un cristal negativ uniaxial.
Unghi între direcția vectorilor de undă și optic. axa cristalului; unghiul sicronismului, este o funcție a frecvențelor pompei și a unuia dintre undele excitate. Schimbarea direcției de propagare a pompei în raport cu optica. (prin rotirea cristalului), este posibilă rearanjarea fără probleme a frecvenței p. (Figura 2, a). Există și alte modalități de reglare a frecvenței p. legat de dependența indexului de refracție n de temperatura (figura 2, b). ext. Electrice. câmpuri și așa mai departe.
Pentru a crește puterea orașului. cristalul este plasat în interiorul unui rezonator deschis. datorită căruia undele excitate trec prin cristal de mai multe ori în timpul acțiunii de pompare (lungimea efectivă de interacțiune crește, Fig.3). Reglarea frecvenței unei astfel de cavități rezonatoare. apare în salturi mici, determinate de diferența de frecvențe corespunzătoare modurilor longitudinale ale rezonatorului. În practică, sunt utilizate rezonatoare cu o singură cavitate. în care feedbackul prin intermediul oglinzilor rezonatorului este realizat numai pentru unul dintre undele excitate și rezonanții cu două cavități ale rezonatorului. cu feedback pe ambele frecvențe și pragul de auto-excitație al unui rezonator cu două
P. cu. este determinată de factorii Q ai rezonanților Q1 și Q2 la frecvențele u: m> 1 într-un rezonator cu o singură cavitate. pragul de excitație este mai mare: m> cu toate acestea, este posibil să se efectueze o reglare a frecvenței mai netedă și este mai puțin exigentă stabilitatea frecvenței de pompare și a mecanicii. vibrații ale oglinzilor și ale altor elemente.
Fig. 2. Dependența lungimii de undă generată de generatorul de parametri de lumină pe unghiul de sincronizare (a) și temperatura T (b) la = 0,266 μm; e-oo.
Fig. 3. Cristal neliniar plasat într-un rezonator optic. 31 și 32 sunt oglinzi care furnizează feedback (reflexie) pentru una dintre undele excitate - un generator de parametri cu un singur rezonant de parametri sau pentru ambele valuri la frecvențe și este un generator de parametri cu două rezonatoare.
În p. intervalul principal de reglare a lungimii de undă de la 0,4 la 16,4 μm este suprapus de un set optic. cristale care au diferite regiuni optice. transparență, diferite neliniarități, decomp. pragurile de distrugere (tabel).
Caracteristicile optice ale unor cristale neliniare utilizate în generatoarele de lumină parametrice
Sursele de pompare sunt laserele de lasere continuu, puls și puls-periodice. acțiuni și optice. armonice ale radiației lor. Separate generatoare de lumină parametrice furnizează gama de reglaj de 10% din valoarea special din oscilatoare optice parametrice sunt frecvență continuu acordabil pentru gama spectrală IR. În multe locuri. țărilor se emit modele industriale. generatoare de lumină parametrice. Caracteristicile unice ale generatoarelor de lumină parametrice (coerența radiației, îngustarea liniilor spectrale, puterea ridicată, reglarea frecvenței frecvente) o fac principal și, uneori, singurul instrument de spectroscopie. (spectroscopie activă etc.) și permite, de asemenea, utilizarea acesteia pentru efecte selective asupra materiei (inclusiv biologice), pentru controlul poluării atmosferice și în alte scopuri.
Literatură pe generatoare de parametri de lumină
- Akhmanov SA, Khokhlov RV Amplificatoare parametrice și generatoare de lumină, "UFN", 1966, v. 88, p. 439;
- Yariv A. Quantum Electronics, trans. cu engleza. 2 ed. M. 1980;
- Fisher R. Kulevsky LA Generatoare optice parametrice de lumină, "Quantum Electronics". 1977, v. 4, nr. 2, p. 245;
- Generatoare de lumină generalizate și spectroscopie picosecond, Vilnius, 1983.
ȘTIRI ALE FORUMULUI
Cavalerii teoriei eterului