Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
воспроизводимости генерируемых частот. Источником накачки служила вторая
гармоника лазера с неодимом А," = = 5300 А, плотность мощности накачки в
нефокусированном пучке достигла Wn = 30-35 Вт/см2, длительность импульса
накачки составляла тн ~ 25 не (1 не = 10"° с). В качестве усиливаемого
сигнала было использовано ослабленное излучение неодимового лазера (А,х =
К2 = - 10600 А). Максимальная мощность усили-
ваемых волн при мощности накачки 30 МВт/см2 достигла 0,2 МВт/см2,
40Э
Максимальный коэффициент преобразования излучения накачки в
параметрические частоты в этих первых опытах, целью которых не было
получение максимальных выходных мощностей, был порядка 1%. В дальнейшем
этот коэффициент был резко увеличен.
В первых работах Джордмейна и Миллера был применен кристалл LiNb03
(ниобат лития), перестройка частоты осуществлялась путем изменения
те.мпературы кристалла *. В качестве волны накачки была использована та
же длина волны - 5300 А п наблюдалась генерация на длине = 10 600оА.
Перестройка
частоты осуществилась в диапазоне 6840-23550 А. Коэффициент полезного
действия был того же порядка, что у генератора Ахма-нова и Хохлова.
Выходная мощность составила сотни киловатт.
В обоих вышеупомянутых экспериментах частоты параметрически усиливаемых
сигналов совпали (од = м2 = со,/2). Этот частный случай называется
вырожденным.
§ 7. ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА **
Некоторые анизотропные кристаллы, облучаемые светом с длиной волны ?i0,
нереизлучают свет с большими длинами волн (т. е. с меньшими частотами).
Например, кристалл ниобата лития, освещенный аргоновым лазером (?i0 =
5000 А), светится зеленым, желтым и красным светом в интервале длин волн
= 5500-7500 Ад1,
кроме того, излучает инфракрасные волны (К$ - 15 000-40 000 А). Подобное
рассеяние света называется параметрическим рассеянием или параметрической
люминесценцией. Параметрическая люминесценция прекращается сразу же
(через несколько периодов световых колебаний) после выключения источника
возбуждения - лазера, поэтому правильнее использовать термин
"параметрическое рассеяние".
Эффект параметрического рзссеяния света имеет две основные особенности,
резко отличающие его от других видов рассеяния. Во-первых, спектр
рассеянного света при параметрическом рассеянии занимает почти сплошной
интервал от радиочастот до частоты падающего света (накачки) ш" и, во-
вторых, свет с данной частотой сд излучается веществом по образующим
конуса (рис. 18.11). Обычно этот конус имеет угол при вершине порядка
нескольких градусов. Он зависит от дисперсии показателя преломления п
(со) согласно следующему уравнению:
-(- kz - ko, (18.31)
4 При изменении температуры кристалла перемещаются точки пересечения
эллипсоида вращения со сферой, что приводит к соответствующему изменению
направления синхролиза.
** Данный параграф был написан по просьбе автора сотрудником кафедры
волновых процессов МГУ им. М. В. Ломоносова докт. физ.-мат. наук Клышко
Д. Н,, впервые совместно с В. В. Фадеевым и О. Н. 4}наевым теоретически
предсказавшим и экспериментально обнаружившим трехфотониое рассеяние
света, о котором и идет речь в данном параграфе (см.: К л ы ш к о Д. Н.
ЖЭТФ, Письма, 6, 490 1967; А х м а н о в С. А., Фадеев В. В., Хохлов Р.
В., Ч у н а е в О. Н., там же, с. 575).
410
где \ \\~ 6),-, ky - волновой вектор наблюдаемого рассеян-
ного света, fe0 -¦ волновой вектор падающего света, a k2 - волновой
вектор так называемой холостой волны, имеющей частоту
ш2 = ш0 -(18.32)
Очевидно, что поворот кристалла должен изменять распределение цветов
рассеянных под определенными углами лучей. К тому же приводят и изменение
температуры кристалла и воздействие на него электрического поля.
Поскольку энергия фотона равна ш, а импульс ~ k, то формулы (18.31) и
(18.32) можно интерпретировать как законы сохранения импульса и энергии
при распаде фотона накачки па пару
Рис. 18.11
фотонов с меньшими частотами и другими направлениями распространения,
объясняя тем самым с квантовой точки зрения параметрическое рассеяние
света распадом фотонов падающего света со0 на пары фотонов м, и со3 с
меньшей энергией в процессе взаимодействия с атомами кристалла.
Эффект трехфотонного рассеяния является заметным в буквальном смысле
слова; при мощности падающего синего света около 0,1 Вт зелено-желто-
красное свечение кристалла ниобата лития легко видно невооруженным
глазом. Зеленому свечению в данном случае соответствуют холостые частоты,
лежащие в инфракрасном диапазоне. По мере приближения к нормальным
частотам решетки кристалла эффект параметрического рассеяния непрерывно
переходит в обычное комбинационное рассеяние.
Если же накачка осуществляется мощным импульсным лазером с пиковой
интенсивностью порядка 100 МВт/см2, то интенсивность и направленность
рассеянного излучения становятся достаточно высокими - мощность свечения
экспоненциально зависит от размеров кристалла и мощности падающего света.
Эффект в этом случае называют "параметрической сверхлюминесценцией".
