Нелинейно-оптическое преобразование теплового широкополосного излучения в анизотропных кристаллах

• Автор: Толстов, Евгений Викторович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 103 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКОЕ И ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
ШИРОКОПОЛОСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В КРИСТАЛЛАХ
1.1.Нелинейно-оптическое преобразование широкополосного излучения
с немонохроматической накачкой
1.2.Линейный и квадратичный электрооптические эффекты
1.3 .Электрооптические преобразователи излучения
Выводы
ГЛАВА 2. ГЕНЕРАЦИЯ ОПТИЧЕСКИХ ГАРМОНИК И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ШИРОКОПОЛОСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В КРИСТАЛЛАХ
2.1.Влияние расходимости немонохроматического излучения на процессы ап-конверсии
2.2.Преобразование широкополосного излучения с ультрафиолетовой накачкой
2.3.Угловой спектр второй оптической гармоники при фокусировке
лазерного излучения в нелинейный кристалл
2.4.Экспериментальные исследования спектральных характеристик преобразователя теплового изображения
^ 2.5.Влияние температуры объекта на процесс преобразования ИК
излучения в тепловизоре
2.6. Влияние ширины спектра теплового излучения на процессы нелинейно-оптического преобразования
2.7. Повышение эффективности нелинейно-оптического преобразования теплового излучения за счет использования нескольких
кристаллов
А Выводы
ГЛАВА 3. МОДУЛЯЦИЯ НЕМОНОХРОМАТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В КРИСТАЛЛАХ
3.1.Амплитудный модулятор немонохроматического излучения.
3.2.Модуляция широкополосного излучения с преобразованием по
спектру
Выводы
ГЛАВА 4 ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛИНЕЙНОГО
ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА В КРИСТАЛЛАХ
4.1.Определение электрооптических коэффициентов кристаллов при помощи интерферометра Фабри-Перо
4.2. Определение угловых характеристик амплитудных
электрооптических модуляторов
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы интенсивно развиваются многие оптические направления в технике. Ведутся работы по созданию систем оптической обработки и хранения информации, по созданию и усовершенствованию существующих систем передачи сигналов в оптических линиях связи, созданию оптических вычислительных машин и многих других устройств. В ряде приборов используются принципы нелинейной оптики. Среди устройств, использующих эти принципы, особое место занимают нелинейнооптические преобразователи широкополосного теплового излучения. При этом в последнее время показано, что возможно достаточно эффективное преобразование широкополосного излучения без лазерной накачки [1-19]. Высокую эффективность преобразования инфракрасного (ИК) излучения, в данном случае, авторы [11,12] связывают с существованием перекрестных частотных и векторных взаимодействий при преобразовании широкополосного излучения. Основным преимуществом в данном способе преобразования ИК изображения является отсутствие искажений [13,14].
Проблема преобразования излучения с широким спектром в нелинейных оптических кристаллах рассматривалась неоднократно, но до сих пор не потеряла своей актуальности.
Разработка систем переноса широкополосного инфракрасного спектра и изображения в видимую область спектра, с использованием широкополосной не лазерной накачки, потребовала проведения теоретических и экспериментальных работ по преобразованию излучения с широким спектром [3-12].
Однако ряд вопросов преобразования широкополосного излучения в гармоники до сих пор не рассмотрены, например, не вскрыты особенности преобразования широкополосного расходящегося излучения в нелинейнооптических кристаллах, не рассмотрено преобразование широкополосного инфракрасного излучения с широкополосной накачкой в таком известном

ра к3=к[+к2 в (рис.2.9). Волны в падающем расходящемся излучении, взаимодействуя друг с другом, дают излучение второй гармоники, имеющей пространственное распределение интенсивности (в приближении заданного поля):
f Akz '
1Хв)~А
a sin
' Eihstd

(2.3.1)
где Ejx - напряженности взаимодействующих электрических полей, А - коэффициент, пропорциональный квадрату эффективной нелинейной восприимчивости оптического кристалла, z - длина кристалла. Из (2.3.1) видно, что вклад в излучение второй гармоники будут давать как синхронные (Дк=0), так и не синхронные (Лк^О) процессы нелинейного преобразования частоты. Волновая расстройка Дк в данном случае имеет вид:
Ак = (nX
где и12 - —^===.~. ===== показатели преломления для необык-
^/и2 cosçu) + nl sin2( новенных волн основного излучения, п0ипе- главные значения показателей преломления кристалла для падающего излучения, щ - показатель преломления обыкновенной волны второй гармоники, со - частота преобразуемого излучения, с - скорость света, углы cpi=0-5| и ф2=0+б2 (рис.2.9).
Для различных углов (pi и ф2 существует определенное направление генерации второй гармоники 0:
и, (ф, ) sin St = п2 {(р2 ) sin S2 (2.3.3)

- °---....................- sinД, =
2 cos2(в -5t) + nl sin2(в - St)
п„п. . „
= —== _ ---------smS
■sjn] cos2(0 + 52) + h2 sin2(0 + <52)
(2.3.4)