Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Дмитриев В.Г. -> "Прикладная нелинейная оптика: Генераторы второй гармоники и параметрические генераторы света" -> 44

Прикладная нелинейная оптика: Генераторы второй гармоники и параметрические генераторы света - Дмитриев В.Г.

Дмитриев В.Г., Тарасов Л.В. Прикладная нелинейная оптика: Генераторы второй гармоники и параметрические генераторы света — М.: Радио и связь, 1982. — 352 c.
Скачать (прямая ссылка): prikladnayanelineynayaoptika1982.djvu
Предыдущая << 1 .. 38 39 40 41 42 43 < 44 > 45 46 47 48 49 50 .. 111 >> Следующая

В стационарном тепловом режиме световой пучок распространяется в слабопоглощающей среде самосогласованно. Это означает, что характеристики среды в известной мере определяются самим пучком. Можно говорить о самовоз-действии светового пучка на самого себя. В связи с этим используется термин «тепловые самовоздействия».
Нелинейная тепловая расстройка и нелинейная рефракция. В основе тепловых самовоздействий лежит возникновение неоднородного температурного поля в кристалле вследствие поглощения излучения. Неоднородный нагрев кристалла приводит, в свою очередь, к изменению показа-
146
Гл. 3. Специальные вопросы генерации второй гармоники
телей преломления волн основного излучения и второй гармоники. Полное приращение Ап для каждого показателя преломления складывается из двух членов (см., например, §2.13 из [13]):
А п = А пт + А п', (3.2.1)
где А«т — приращение, связанное со свободным равномерным нагревом кристалла, а Ап' — приращение, обусловленное термоупругими напряжениями, возникающими из-за неоднородности нагрева.
Пространственно неоднородное распределение значений показателей преломления обусловливает два побочных нелинейных эффекта, влияющих на эффективность генерации второй гармоники*). Во-первых, возникает пространственно неоднородное дисперсионное двулучепреломление В, а следовательно, и неоднородная по сечению пучка расстройка, что существенно ограничивает эффективность преобразования. Во-вторых, наблюдается нелинейная рефракция (преломление). Иначе говоря, в кристалле возникает тепловая линза, приводящая к тепловой самофокусировке или самодефокусировке излучения.
Первый из указанных эффектов (возникновение нелинейной тепловой расстройки) проявляется заметно раньше второго. При рассмотрении тепловых самовозбуждений [14, 15] вводят радиус тепловой самофокусировки RHea, который можно интерпретировать как фокусное расстояние тепловой линзы. При Rnen > I нелинейная рефракция на длине I кристалла не проявляется. При этом, однако, необходимо учитывать возникновение нелинейной тепловой расстройки.
Фактически указанные эффекты имеют общее происхождение. В результате возникновения неоднородного температурного поля (с учетом вклада термоупругих напряжений) фронт световой волны искривляется. Если на длине кристалла амплитудный профиль волны не успевает претерпеть заметных изменений (неизбежно возникающих вслед за искривлением фронта), то наблюдается только тепловая расстройка. При этом фокальная точка для искривленного фронта лежит далеко за пределами кристалла
*) Здесь не рассматриваются такие эффекты, как разрушение кристалла при больших термоупругих напряжениях, оптический пробой и т. п.
3.2. Учет тепловых самовоздействий
147
(Я 11ел »0 и нелинейной рефракцией можно пренебречь. В рассматриваемом случае говорят о внешней самофокусировке. Если же RHen I, то фокальная точка попадает внутрь кристалла (внутренняя самофокусировка), амплитудный профиль успевает заметно измениться на длине кристалла, что приводит к необходимости учета как тепловой расстройки, так и нелинейной рефракции [16].
В дальнейшем ограничимся рассмотрением внешней самофокусировки и, следовательно, будем пренебрегать нелинейной рефракцией.
Основные допущения. Будем рассматривать аксиальносимметричную задачу. Предположим, что нелинейный кристалл представляет собой цилиндр длины I и радиуса г0 (при этом г0«/), а усредненная по времени плотность мощности основного излучения на входе кристалла имеет вид
Si (г, 0) = Sjo ехр (—2rVPo). (3.2.2)
Для импульсного периодического или квазинепрерывного режима усредненная плотность мощности S* (г, г) выражается через мгновенную плотность мощности Sx (г, z, t) следующим образом:
Si (г, z) = f J'Sl{r, z,t)dt, (3.2.3)
где f — частота повторения импульсов.
Тепловую картину в кристалле условимся полагать стационарной (будем использовать стационарное уравнение теплопроводности). Для непрерывных лазеров это условие не вызывает возражений. В случае же импульсных лазеров периодического действия достаточно потребовать, чтобы выполнялось неравенство
/»1/тт> (3.2.4)
где тт — характерное время установления теплового режима. Так, при р0 = 0,1 см можно принять тт та 1 с; в этом случае тепловую картину можно полагать стационарной при / > 10 Гц.
Будем считать, что теплообмен кристалла с окружающей средой (термостатом) осуществляется только через боковую поверхность. При r0 < I можно, очевидно, прене-
бречь краевыми тепловыми эффектами в сечениях г = 0
148
Гл. 3. Специальные вопросы генерации второй гармоники
и z = /. Наконец, будем пренебрегать дифракцией и апертурными (диафраг-менным и угловым) эффектами.
Тепловая расстройка; критическая мощность самофокусировки. Темпера-туру Т (г, г) в некоторой точке (г, г) кристалла представим в виде
Т (г, г) = Т (г0) г) + АТ (г, г), (3.2.5)
где Т (r0, z) — температура боковой поверхности кристалла; AT (г, z) — пространственно неоднородная «добавка», обусловленная поглощением излучения в кристалле; АТ (г0, г) = 0. Функция Т (г, г) для некоторого фиксированного значения г показана на рис. 3.4; Т0 — температура термостата, Т0 — температура синхронизма (для данного кристалла и данных значений ^ и 0О). Благодаря внутренним источникам тепловыделения температура внутри кристалла тем выше, чем меньше г. Обратим внимание на наличие скачка температуры при переходе через боковую поверхность кристалла. В результате возникает тепловой поток в направлении от кристалла к термостату. В отсутствие этого потока (при Т (r0, z)'= Т0) говорят об идеальном тепловом контакте на границе кристалл-термостат.
Предыдущая << 1 .. 38 39 40 41 42 43 < 44 > 45 46 47 48 49 50 .. 111 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed