|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Параметрические генераторы света | Параметрические генераторы света (далее П) источники когерентного оптического излучения, основным элементом которых является нелинейный в котором мощная световая волна фиксированной частоты параметрически возбуждает световые волны меньшей частоты. Частоты параметрически возбуждаемых волн определяются дисперсией света в Изменение дисперсии среды, т. е. величины n, позволяет управлять частотой волн, излучаемых П
П предложен в 1962 С. А. Ахмановым и Р. В. Хохловым (СССР). В 1965 были созданы первые П Джорджмейном и Миллером (США) и несколько позднее Ахмановым и Хохловым с сотрудниками. Световая волна большой интенсивности (волна накачки), распространяясь в модулирует его диэлектрическую проницаемость e (см. Нелинейная оптика). Если поле волны накачки: Ен = Еноsin (wнt- кнх + jн) (кн = wн/uн - волновое число, jн - начальная фаза), диэлектрическая проницаемость e изменяется по закону бегущей волны: e = e0(1 +m sin (wнt + кнх + jн), где m = 4pcЕн0/e0 называется глубиной модуляции диэлектрической проницаемости, c- величина, характеризующая нелинейные свойства У входной грани (х = 0) с переменной во времени диэлектрической проницаемостью e возбуждаются электромагнитные колебания с частотами w1 и w2 и фазами j1, j2, связанными соотношениями: w1 +w2 = wн и j1+ j2 = jн, аналогично параметрическому возбуждению колебаний в двухконтурной системе (см. Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний). Колебания с частотами w1, w2 распространяются внутри в виде двух световых волн. Волна накачки отдает им свою энергию на всем пути их распространения, если выполняется соотношение между фазами:
jн (х) = j1(х) + j2(х) + p/2. (1)
Это соответствует условию фазового синхронизма:
к1 + к2 = кн. (2)
Соотношение (2) означает, что волновые векторы волны накачки кн и возбужденных волн k1 и k2 образуют замкнутый треугольник. Из (2) следует условие для показателей преломления на частотах wн, w1, w2: n (wн) ³ n (w2)+ (n (w1) - n (w2)) w1/wн.
При фазовом синхронизме амплитуды возбуждаемых волн по мере их распространения в непрерывно увеличиваются:
 , (3)
где d - коэффициент затухания волны в обычной (линейной) среде. Очевидно, параметрическое возбуждение происходит, если поле накачки превышает порог:  . В среде с нормальной дисперсией, когда показатель преломления n увеличивается с ростом частоты w, синхронное взаимодействие волн неосуществимо (рис. 1). Однако в анизотропных в которых могут распространяться два типа волн (обыкновенная и необыкновенная), условие фазового синхронизма может быть осуществлено, если использовать зависимость показателя преломления не только от частоты, но и от поляризации волны и направления распространения. Например, в одноосном отрицательном (см. Кристаллооптика) показатель преломления обыкновенной волны n0 больше показателя преломления необыкновенной волны ne, который зависит от направления распространения волны относительно оптической оси Если волновые векторы параллельны друг другу, то условию фазового синхронизма соответствует определенное направление, вдоль которого:
2ne (wн, Jс) = n0(w1) + n0(wн-w1),
2ne (wн,Jс) = n0(w2) + ne (wн-w2). (4)
Угол Jс относительно оптической оси называется углом синхронизма, является функцией частот накачки и одной из возбуждаемых волн. Изменяя направление распространения накачки относительно оптической оси (поворачивая можно плавно перестраивать частоту П (рис. 2). Существуют и др. способы перестройки частоты П, связанные с зависимостью показателя преломления n от температуры, внешнего электрического поля и т.д.
Для увеличения мощности П помещают внутри открытого резонатора, благодаря чему волны пробегают многократно за время действия накачки (увеличивается эффективная длина рис. 3). Перестройка частоты такого резонаторного П происходит небольшими скачками, определяемыми разностью частот, соответствующих продольным модам резонатора. Плавную перестройку можно осуществить, комбинируя повороты с изменением параметров резонатора.
Во многих странах организован промышленный выпуск П Источником накачки служит излучение лазера (импульсного и непрерывного действия) или его оптических гармоник. Существующие П перекрывают диапазон длин волн от 0,5 до 4 мкм. Разрабатываются П, перестраиваемые в области l 10-15 мкм. Отдельные П обеспечивают перестройку частоты в пределах 10% от wн. Уникальные характеристики П (когерентность излучения, узость спектральных линий, высокая мощность, плавная перестройка частоты) превращают его в один из основных приборов для спектроскопических исследований (активная спектроскопия и др.), а также позволяют использовать его для избирательного воздействия на вещество, в частности на биологические объекты.
Лит.: Ахманов С. А., Хохлов Р. В., Параметрические усилители и генераторы света, "Успехи физических наук", 1966, т. 88, в. 3, с. 439; Ярив А., Квантовая электроника и нелинейная оптика, пер. с англ., М., 1973.
А. П. Сухоруков.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
