Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Дмитриев В.Г. -> "Прикладная нелинейная оптика: Генераторы второй гармоники и параметрические генераторы света" -> 98

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 .. 92 93 94 95 96 97 < 98 > 99 100 101 102 103 104 .. 111 >> Следующая

При R3(l) = 1и Д?=0 можно получить следующее
“з т о>2
J
в
-
**®д | г—
ившжггестачгкагг-
НК
Рис. 5.26
5.7. Специальные вопросы параметрической генерации света 323
выражение для пороговой плотности мощности накачки [28]: 5зпор = (Poll*) (Arsh [Rx (0) R2 (I) exp (- 46/)]-1/<)a. (5.6.22)
Призменные ПГС. В призменных ПГС вместо зеркал применяют призмы; довольно часто используются призмы из кальцита [14]. Схема призменного ПГС представлена на рис. 5.27; здесь непрерывными линиями-лучами показана необыкновенная волна накачки, штриховыми лучами — обыкновенная волна на частоте ©j, штрихпунктиром — необыкновенная на частоте со2. Волна coi заперта в резонаторе; вывод излучения из ПГС осуществляется на частоте со2 (это позволяет рассматривать данный ПГС как вариант ОПГС). В показанной на рисунке схеме используется скалярный оее-синхронизм. Заметим, что в призменных ПГС затруднена перестройка частоты в широком диапазоне. Однако призменные отражатели отличаются большей лучевой стойкостью по сравнению с диэлектрическими зеркалами.
5.7. НЕКОТОРЫЕ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ГЕНЕРАЦИИ СВЕТА
ПГС обратной волны. Предположим, что параметрически взаимодействуют волна накачки, прямая волна <»! и обратная волна со2 (рис. 5.28, а). В этом случае соотношения (5.2.1) могут быть записаны в виде
coi + со2 = со3; kx — k2 = k3, (5.7.1)
где kt = лгсог/с — абсолютные величины волновых векторов взаимодействующих волн. Взаимодействие, описываемое соотношениями (5.7.1), лежит в основе ПГС обратной волны [44].
11*
324
Гл. 5. Параметрическая генерация света
Рис. 5.28
Перепишем второе соотношение (5.7.1) в виде
rtjCOi л2со2 == 3С0 з« (5.7.2)
С учетом того, что coi + со2 = со3, находим отсюда
«Аз = («з + «г)/(«1 + «2)- (5.7.3)
Из (5.7.3) видно, что при <»!< со3 должно выполняться не-
равенство
п3<п1. (5.7.4)
Таким образом, для реализации ПГС обратной волны не-
обходимо, чтобы фазовая скорость волны накачки в нелинейной среде была больше фазовой скорости одной из параметрических волн (в данном случае волны сох).
В ПГС обратной волны нет зеркал. Необходимая для самовозбуждения генерации регенеративная связь осуществляется по всему объему нелинейной среды. Рассмотрим две близких точки Л и Б среды (рис. 5.28, б). Пусть в точке В амплитуда волны со2 случайно возросла. Поскольку волна со2 распространяется навстречу накачке, то увеличится ее амплитуда и в точке А, а следовательно, увеличится усиление волны ©1, распространяющейся в том же направлении, что и волна накачки. В результате волна <»i придет в точку В с возросшей амплитудой, что приведет к еще большему увеличению амплитуды волны со2 в точке В. Налицо возникновение генерации*. Можно сказать, что нелинейность среды реализует в данном случае распределенную обратную связь. В связи с этим в таких ПГС волна накачки и параметрические волны являются чисто бегущими в отличие от ПГС обычного типа, где регенеративная связь обеспечивается внешними зеркалами.
* Естественно, что генерация возможна при условии превышения пороговой мощности излучения накачки.
5.7. СпециальйЫе вопросы параметрической генерации света 325
УкороченныеТуравнения для вещественных амплитуд и обобщенной фазы в стационарном ПГС обратной волны имеют вид (сравните с уравнениями (5.3.2), используемыми для обычного ПГС)
daj/dz + 8j аг — ах а.2 а3 sin ? = 0; — da^/dz-^- 62а2— а2ах a3sin ? = 0; da3/dz + 83 а3 + а3 аг аг sin ? = 0;
dz \ a-i а2
— а сод ? = 0,
а-з
(5.7.5)
где
Ak — kx — k2 — k3\ ? = Фх — ф2
Ф3 — Akz. (5.7.6)
Решения системы уравнений (5.7.5) в отсутствие линейных потерь могут быть выражены через эллиптические функции [44]. Эти решения имеют отличительную особенность. При некотором значении входной плотности мощности накачки решения для параметрического усиления обращаются в бесконечность, что соответствует генерации. Такая особенность характерна для различных ситуаций взаимодействия волн со встречными направлениями (ячейки ВРМБ, лампы обратной волны СВЧ диапазона и т. п.).
Амплитуда прямой волны юх с ростом z увеличивается от минимального значения на входе (г — 0) до максимального на выходе (г = /); амплитуда встречной волны со2 возрастает от минимума на выходе до максимума на входе. Волна накачки отдает энергию параметрическим волнам; ее амплитуда падает с ростом z.
Коэффициент преобразования r]s определяется уравнением
К(%) = V<h<h«зо U (5.7.7)
К(тО= f J*9 (5.7.8)
J T/l—T]2sin2<p 0
где
— полный эллиптический интеграл первого рода. Пороговая амплитуда волны накачки в отсутствие линейных потерь равна
326
Гл. 5. Параметрическая генерация света
аз пор = я/(2 V<*i сг2 /)• (5.7.9)
Исследования показывают, что ПГС обратной волны характеризуется более высоким коэффициентом преобразования по сравнению с ПГС обычного типа. Правда, это достигается за счет увеличения пороговой плотности мощности накачки. Так, для кристалла LiNb03 имеем Уaia2 « а? 10-5 В-1, поэтому при I = 3 см получаем азпор «5 х X 104 В/см, что соответствует *S3noP ft* 8-106 Вт/см2. ПГС обратной волны характеризуются относительно широким диапазоном перестройки; они не требуют применения сложных широкополосных отражающих покрытий*. Кроме того, они выгодно отличаются оптимальным согласованием с нагрузкой и малым временем установления параметрических колебаний.
Предыдущая << 1 .. 92 93 94 95 96 97 < 98 > 99 100 101 102 103 104 .. 111 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed