Общий курс физики. Том 4. Оптика - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка): Скачать (прямая ссылка):
2. В изотропных средах в области нормальной дисперсии нельзя удовлетворить одновременно обоим условиям (126.1) и (126.3). Действительно, допустим сначала, что все три волны с частотами сон, Co1, со2 распространяются в одном направлении. В этом случае условие (126.3) можно записать в виде сох% + со2п2 = сон/гн, где пи п2, пп — показатели преломления для соответствующих частот. С учетом (126.1) отсюда получаем (п„ — H1) Co1 + (па —.п2) со2 = О, а это невозможно, так как (па — H1) t> 0 и (пн — п2) > Из приведенного рассуждения следует, что волновое число ka всегда 738 , _
ЛАЗЕРЫ И НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА
ГгЛ XI
больше суммы волновых чисел kx и k2, независимо от направления волн. Поэтому условию (126.3) нельзя удовлетворить и при различных направлениях векторов Ar1, Ar2, Агн. Иначе получился бы векторный треугольник, одна сторона которого длиннее суммы длин двух других сторон.
Однако синхронизм можно получить в некоторых кристаллах между обыкновенной и необыкновенной волнами. Только теперь, когда частоты (O1 и со2 могут не совпадать, для осуществления синхронизма имеется больше возможностей, чем в аналогичном случае при генерации второй или третьей гармоник (см. § 124). В принципе синхронизм мог бы осуществляться в четырех случаях:
1) ArH = Ar1 -f- Ar2, 2) ArH = Ar1 -f- Ar2, (126 4)
3) Ar°„ = H01 + kl, 4) Ar0H = Ar^+ Arf2,
где индексы о и е относятся к обыкновенной и необыкновенной волнам. Разумеется, не всем этим условиям, и даже хотя бы одному из них, можно удовлетворить в реальных кристаллах. Так, в случае одноосного кристалла дифосфата калия KH2PO4 можно удовлетворить первым двум условиям. В первом случае в «направлении синхронизма» необыкновенная волна накачки будет генерировать в кристалле обыкновенную и необыкновенную волны с часто1 тами Co1 и со2, а во втором случае обе генерируемые волны будут обыкновенными. Для одноосного кристалла ниобата лития LiNbO3, обладающего очень большой нелинейностью, можно удовлетворить только второму из условий (126.4).
Поворачивая кристалл (или изменяя его температуру, а также накладывая постоянное электрическое поле), можно изменять частоты Co1 и ю2, для которых направление, перпендикулярное к зеркалам, §вляется направлением синхронизма. Именно так действуют параметрические генераторы когерентного света, позволяющие плавно перестраивать частоту. Кпд таких генераторов, определяемый как отношение мощностей параметрически генерируемых волн к мощности волны накачки, достигает нескольких процентов при выходной мощности в несколько десятков и сотен кВт. Ясно, что генерируемые частоты Co1 и со2 всегда меньше частоты сон волны накачки. Плавно перестраивая параметрический генератор света, можно пройти весь диапазон видимого света От красного до фиолетового, а также далеко проникнуть и в инфракрасную область спектра.
3. Если (126.1) умножить на постоянную Планка Н, то получится
Йсон = H(S)1 + Йсоа. (126.5)
Это соотношение в квантовой физике интерпретируется как про- § 126]
ЙаРЖётрическая генерация света
739
цесс распада фотона Uan на два фотона Ha1 и Ha2, причем уравнение (126.5) выражает закон сохранения энергии для этого элементарного акта. Аналогично, генерация второй гармоники с квантовой точки зрения есцз процесс взаимодействия двух фотонов с энергией На каждый, "в результате которого рождается фотон Tia2 с удвоенной частотой со2 = 2а>. Точно так же можно интерпретировать генерацию третьей и высших гармоник, а также генерацию волн с суммарной и разностной частотами. Однако сейчас мы не будем входить в обсуждение всех этих вопросов, так как квантовые явления предполагается рассмотреть в пятом томе нашего курса. ИМЕННОЙ УКАЗАТЕЛЬ
* *
Аббе ИЗ, П6—118, 120, 121, 123, 157,
166, 168, 365, 367, 368, 372—374 Абрагам 558 Авогадро 522, 703 Айве 253 , 654, 655 Амичи 120 * Ангерер 273 Андерсон 316
Араго 27, 191, 192, 272, 273, 480, 485,
517, 572 Арене 466, 467 Аркадьев 287 Аскарьян 734 Ахманов 733, 736, 737
Бабине 280, 281, 475, 476
бальмер 570, 571
Бартолинус 461
Басов 712
Беккерель 582
Беннет 723
Бессель 91, 297
Бийе 201, 203, 208, 209, 351
Био 27, 572, 574
Бозе 702, 704
Больцман 142, 556, 618, 685—687, 692,
698, 701, 702, 711 Бонч-Бруевич 631 Бор 30, 704, 7С6 Борн 525, 557 Брадлей 656, 657 Браун 384 Бреге 28
Бриллюэн 63, 608, 611, 613, 614, 726
Бродхун 152
Бройль де 31, 366
Брэгг 389—394 , 609, 610
Брюстер 27, 409, 412, 431, 434, 435,
438—440, 453, 490, 719, 723 Бугер 550
Вавилов 141, 142, 256—260, 483, 550 Ван-Циттер 226 Вебер 28, 38 Ведам 592
Вейерштрасс 118, 120
Верде 579, 581 Вильяме 319
Вин 547, 549, 583, 584, 687, 688, 690, 691, 693, 696, 698—701, 703, 706—708 Винер 252—254 Владимирский 613 Волластон 467, 470 Вольфке 343
Вуд 272, 316, 336, 453, 582 Вульф 390—394, 609, 610
Габор 343, 344, 346 Гаген 452 Гайдингер 578 Гайзенберг 216
Галилей 173, 621—623, 640, 665 Гамильтон 123, 511—513, 697 Гартнак 466, 467 Гаусс 74
Гельмгольц 73, 79, 81, 118, 126, 139, 367 422
