Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
Td Дсот8с Aco;-L
2(1+ Д(й2т|с)
(6.31)'
Экспериментально зависимость частотного сдвига Асо от длины* кольцевого резонатора была исследована в [3.43] на примере ВаТЮ3, накачиваемого аргоновым лазером (К = 514 нм). При максимальной-мощности генерируемого излучения, достигаемого, по-видимому,, при совпадении частоты одной из мод резонатора с частотой накачки со0, величина частотного сдвига обращалась в нуль. В окрестное™ этой точки сдвиг Асо оказался линейно зависящим от приращения, длины резонатора.
120
6.5.2. Пассивное обращение волнового фронта в линейном генераторе
Аналогичный генератор на основе ФРК может быть построен также по схеме двухзеркального (линейного) резонатора Фабри — Перо (рис. 6.7, а). В отличие от рассмотренного выше кольцевого резонатора в этой схеме через образец ФРК проходит также и встречная сигнальная волна S2, являющаяся комплексно-сопряженной репликой прямой волны Si. В результате ее дифракции на голограмме, записываемой световыми пучками Rx и Slt порождается четвертая волна R2, которая в свою очередь вместе с волной S2 также начинает участвовать в процессе формирования указанной голограммы. Естественно, что подробный количественный анализ подобного оптического генератора должен базироваться на основе рассмотрения нелинейной системы уравнений, описывающих процесс четырехволнового взаимодействия [6.45—6.47].
Важнейшим свойством рассматриваемого «линейного» генератора является то, что отраженная волна R2 оказывается также комплексносопряженной относительно исходной волны RИменно это и позволяет назвать данную геометрию оптического генератора также и схемой пассивного (или самонакачивающегося) ОВФ-зеркала. При накачке единственным внешним пучком сложной формы Ri она самопроизвольно создает сопряженную волну Rz ос RI. Необходимые вспомогательные фазово-сопряженные волны S( и S2 вырабатываются в схеме автоматически в результате развития процесса генерации в резонаторе.
Экспериментально режим генерации в линейном генераторе впервые исследовался в [6.39] на примере ВаТЮ3 (^ = 633 нм) и в [6.48] на LiNb03:Fe (А, = 442 нм). На примере ВаТЮ3 в работе
6
Рис. 6.7. Оптические генераторы на основе четырехволнового взаимодействия
в ФРК-
а — с линейным резонатором, б — с полулинейным резонатором, в — генератор с отражением сигнальной волны от внутреннего угла кристалла («кошачий» генератор).
121
[6.49] были продемонстрированы фазово-сопрягающие свойства данной геометрии, а в [6.50] —• наличие частотного сдвига между генерируемой волной и пучком накачки.
6.5.3. Пассивные однозеркальные и беззеркальные обращатели волнового фронта
Как указывалось выше, в фоторефрактивных средах могут быть достигнуты очень высокие коэффициенты усиления, поэтому при использовании четырехволнового взаимодействия режим генерации в них может быть достигнут и в открытых (однозеркальных или полулинейных) резонаторах (рис. 6.7, б). Так же как и двухзеркальная схема резонатора Фабри—Перо, данная геометрия может рассматриваться как самонакачивающееся (или пассивное)\ ОВФ-зеркало. Экспериментально режим генерации в такой геометрии как при накачке одним, так и двумя пучками исследовался на примере ВаТЮ3 [6.38, 6.39, 6.49].
В качестве некоторой модификации однозеркальной схемы можно рассматривать также и геометрию самонакачивающегося ОВФ-зер-кала на основе полного внутреннего отражения от внутреннего угла фоторефрактивного образца (рис. 6.7, в), впервые предложенную и исследованную на примере ВаТЮ3 [6.51]. В данном случае роль зеркала играет уголковый отражатель, образованный двумя отполированными смежными гранями кристалла. В результате в данной схеме автоматически осуществляется выбор оптимального угла распространения вспомогательных световых волн Sx и S2, отвечающего наибольшей эффективности четырехволнового взаимодействия.
6.5.4. Кольцевая схема пассивного обращателя волнового фронта
В последнее время активно исследуется также еще одна геометрия самонакачивающегося (пассивного) ОВФ-зеркала, основанная на генерации двух вспомогательных световых волн внутри открытого кольцевого резонатора (рис. 6.8, а) [6.52—6.54]. В отличие от разобранных выше схем пассивного ОВФ в ФРК в данном случае мощный внешний пучок накачки дважды (в противоположных направлениях) пересекает область взаимодействия. При этом для обоих элементарных процессов двухволнового взаимодействия одновременно выполняются условия усиления слабых сигнальных волн Sx и S2 на смещенной пропускающей голограмме, что означает минимально возможный порог генерации (Tdtv2). Теоретический анализ, выполненный b [6.28, 6.53], показывает также, что при Td > 2 коэффициент отражения такого ОВФ-зеркала практически достигает величины оптического пропускания всей системы М при однократном прохождении пучка накачки по кольцу.
Отметим две важнейшие особенности данной геометрии. Во-первых, эффект ОВФ здесь наблюдается лишь по отношению к пучкам накачки, обладающим сложной структурой [6.53], что требует при-
122
¦— —
Во ' ч > 4
Рис. 6.8. Упрощенная схема кольцевого пассивного ОВФ-зеркала на основе ФРК (а) и геометрия двойного обращающего зеркала (б).
