Квантовая и оптическая электроника. Практикум. Евтушенко Г.С - 33 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

33
Генерация второй гармоники
В классической линейной оптике предполагается, что индуциро-
ванная электрическая поляризация среды линейно зависит от прило-
женного электрического поля, т.е.
0
P εχE
=
, (2.1)
где χ – линейная диэлектрическая восприимчивость среды. При сильных
электрических полях, характерных для лазерных пучков, соотношение
(2.1) уже не является хорошим приближением и следует учитывать по-
следующие члены разложения, в которых векторы Р должны рассмат-
риваться как функции более высоких степеней величины Е, например:
01
P εχE(1 α E)
=
+
, (2.2)
где коэффициент α
1
описывает нелинейную зависимость поляризации Р
от Е.
С нелинейным членом поляризации
NL 2
01
P εχαE=
(2.3)
связаны два основных эффекта:
1. Генерация второй гармоники (ГВГ), при которой лазерный пучок
с частотой ω частично преобразуется нелинейной средой в когерентный
пучок с частотой 2ω.
2. Оптическая параметрическая генерация (ОПГ), при которой ла-
зерный пучок с частотой ω
3
вызывает в нелинейном материале одно-
временное излучение двух когерентных пучков с частотами ω
1
и ω
2
,
причем ω
1
+ ω
2
= ω
3
.
При сильных электрических полях, имеющих место в лазерных
пучках, эффективность преобразования в обоих этих процессах может
быть весьма высокой (приближается к 100% в случае ГВГ). Поэтому в
настоящее время эти методы используются для генерации новых коге-
рентных волн с различными частотами, отличающимися от частоты па-
дающей волны.
Для выполнения данной лабораторной работы используется
Nd:YAG лазер с преобразованием частоты, которое основано на эффек-
те ГВГ. Поэтому остановимся более подробно на этом эффекте.
Рассмотрим монохроматическую плоскую волну с частотой ω, рас-
пространяющуюся в направлении z через нелинейный кристалл. При
этом полагается, что начало оси z совпадает с входным торцом кристал-
ла. Для электрического поля E
ω
(z, t) плоской электромагнитной волны
можно записать следующее выражение:
(
)
ωω
E (z,t) E(z,ω)exp ωtkzi
⎡
⎤
=−
⎣
⎦
, (2.4)

Страницы