Оптические гармоники в кристаллах при нарушенных условиях фазового синхронизма

• Автор: Лебедев, Валерий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 104 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СВОБОДНАЯ И ВЫНУЖДЕННАЯ ГАРМОНИКИ. ВЕКТОРНЫЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СВЕТОВЫХ ВОЛН
1.1 .Генерация оптических гармоник. Ограниченные пучки
1.2.Фазовый синхронизм. Расстройка фазового синхронизма
1.3.Векторные взаимодействия световых волн
1.4.Геометрическая оптика нелинейных- оптических кристаллов
1.5.Коноскопические фигуры в кристаллах
1.6. «Нелинейные» коноскопические фигуры
1.7.Эффект оптического выпрямления и фотовольтаический эффект
1.8.Пьезоэлектрический эффект. Электрострикция
1.9.Пьезооптический эффект и акустооптика
Выводы
ГЛАВА 2. НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ НАРУШЕННЫХ УСЛОВИЯХ ФАЗОВОГО СИНХРОНИЗМА
2.1.Световые волны в оптических кристаллах
2.2.Эффект оптического выпрямления при наличии широкополосного
излучения
. 2.2.1.Векторные взаимодействия световых волн
2.2.2.Эффект оптического выпрямления
2.3.Влияние пространственного распределения нелинейной поляризации среды на интенсивность оптических гармоник
2.4.Свободная и вынужденная гармоники в оптических кристаллах
2.4.1.Свободная и вынужденная гармоники
2.4.2.0птические гармоники в прямоугольной кристаллической призме
2.4.3 .Генерация оптических гармоник в кристалле, помещенном в
иммерсионную жидкость
2.4.4.Причины возникновения свободной и вынужденной волн

Выводы
ГЛАВА 3. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ОПТИЧЕСКИХ ГАРМОНИК В СХОДЯЩИХСЯ ПУЧКАХ ИЗЛУЧЕНИЯ
3.1.Интерференция свободной и вынужденной гармоник
3.2.Пространственно-угловые «нелинейные» коноскопические картины оптических кристаллов
3.3.Роль векторных' взаимодействий световых волн при наблюдении «нелинейных» коноскопических фигур
Выводы
ГЛАВА 4. НЕЛИНЕЙНЫЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ И
ПЬЕЗООПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТЫ
4.1.Линейный и нелинейный пьезооптический эффект
4.2.Электрострикция
4.3.Взаимосвязь пьезооптического и акустооптического эффектов.
4.4.Модуляция излучения в режиме Рамана-Ната с поворотом плоскости поляризации света '
4.5.Векторный пьезооптический эффект
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследований
Успешное развитие лазерной техники, оптической связи, оптических методов измерения позволило реализовать многочисленные эксперименты в области анизотропной линейной и нелинейной оптики. Практически любые новые эффекты могут быть положены в основу работы оптических приборов, которые приобретают новые уникальные свойства и значительно расширяют свои характеристики.
Однако ряд задач не завершен и требует дальнейшего рассмотрения. Например, целесообразно иметь систему с помощью которой можно изменять эллиптичность в оптическом луче. Система должна быть простой в изготовлении и использовании, не иметь деталей, требующих прецизионной обработки. С другой стороны, в ряде случаев необходимо совмещение лучей (трех, четырех) в одном оптическом элементе. Данные направления являются актуальными, расширяя методы экспериментальной техники, используемой автором при выполнении работ по нелинейной оптике. Отметим, что работы по «нелинейной» анизотропной оптике частично выполнялись совместно с
О.Ю.Пикуль, Г.В.Куликовой, В.А.Кузнецовым, П.А.Андреевым и опубликованы в некоторых совместных статьях.
С другой стороны, создание мощных лазеров, в том числе фемтосекундных-, позволяет изучить нелинейные оптические процессы с малой эффективностью (при нарушенных условиях фазового синхронизма). В этом случае при генерации гармоник в кристалле преобразованное излучение выходит в виде двух волн - свободной и вынужденной, которые можно пространственно разделить. Целесообразно провести систематический анализ такого разделения в разных нелинейных системах (плоскопараллельных пластинах, призмах) для разных типов взаимодействий; при векторном взаимодействии волн, при наличии
2.2. ЭФФЕКТ ОПТИЧЕСКОГО ВЫПРЯМЛЕНИЯ ПРИ НАЛИЧИИ ШИРОКОПОЛОСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ'
Известно [1-4], что при преобразовании широкополосного оптического излучения в нелинейных оптических кристаллах (соз = ©1± со2) условия фазового синхронизма выполняются в широкой области спектра. Это происходит за счёт смешения на квадратичной нелинейности кристалла частот ©1 и со2 симметричных относительно частоты 0,5 ©з.
Вопросы преобразования широкого спектра рассмотрены в достаточно многочисленной литературе [1-6]. Показано, что меняющиеся во времени фазы [/] и [/2 смешиваемых волн (©1 и ©2) приводят к хаотическому изменению фазы ц/3 = |/рЬ |/2 преобразованного излучения (©з), но не •затрагивают условий фазового синхронизма Ак=к)± к2 - кз=0. То есть широкополосное некогерентное излучение может быть эффективно преобразовано в кристалле, также как и лазерное. Но фазы отдельных частотных компонент преобразованного излучения меняются хаотично[16]. Преобразованное излучение остаётся широкополосным [6,16].
Ниже мы остановимся на влиянии векторных взаимодействий световых волн на преобразование широкополосного излучения в оптическом кристалле [92, 100]. Векторные взаимодействия приводят к значительному уширению спектра преобразованного излучения, что, в свою очередь, вызывает эффект ■ некритичности настройки нелинейного оптического кристалла в синхронизм [78]. Далее рассмотрим возникновение эффекта оптического выпрямления при использовании широкополосного излучения. Отметим, что нам не удалось найти в. литературе упоминаний о наблюдении данного эффекта с широкополосным излучением. Казалось бы что эффект не должен наблюдаться из-за вклада быстро и хаотически меняющихся фаз частотных компонент. Однако, в литературе имеются статьи по наблюдению аналога эффекта оптического выпрямления - фотовольтаического эффекта [22, 102].