Преобразование частоты лазеров ИК-диапазона в тройных и смешанных нелинейных кристаллах

• Автор: Гейко, Павел Пантелеевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 345 с. : ил.

1. Физические свойства исследуемых нелинейных кристаллов

1.1. Линейные оптические характеристики кристаллов Те, СсЮеАз2,

2пОеР2, Т13Аз8е3 , AgGaSe2, Са8е и Сй8е

1.2. Анализ возможностей модификации оптических характеристик

нелинейных кристаллов путем легирования

1.3. Линейные оптические характеристики новых нелинейных кристаллов

1.3.1. Исследование и сравнительный анализ линейных оптических характеристик кристаллов Н§Оа284і ІлІп82 и 1л1п8с2

1.3.2. Линейные оптические характеристики смешанных нелинейных

кристаллов А§ІпхОаі„х8е2, СйхН§].хОа284 и А§Оа('іех82п+х)

1.3.3. Линейные оптические характеристики смешанных нелинейных

кристаллов А§(іа(8Є].х8х)2, А§('іа(8е|.хТех)2 и А§Оа(8і_хТех)2

1.3.4. Сравнительный анализ линейных оптических свойств традиционных и новых нелинейных кристаллов
1.4. Исследование нелинейных оптических характеристик кристаллов
1.4.1. Нелинейные свойства новых нелинейных кристаллов
1.4.2. Сравнительный анализ нелинейных свойств традиционных и новых нелинейных кристаллов
1.5. Исследование лучевой стойкости кристаллов
1.5.1. Экспериментальное исследование зависимости лучевой стойкости кристаллов от параметров излучения накачки
1.5.2. Сравнительный анализ лучевой стойкости традиционных и новых нелинейных кристаллов
1.6. Исследование теплопроводности кристаллов
Выводы по Главе 1

2. Условия фазового согласования для трехчастотных взаимодействий в нелинейных кристаллах ЮЗ
2.1. Сравнительный анализ условий фазового согласования для
трехчастотных взаимодействий
2.1.1. Генерация второй гармоники
2.1.2. Г енерация суммарных и разностных частот
2.1.3. Условия синхронизма для параметрической генерации света
2.2. Исследование угловых, температурных и спектральных ширин 131 синхронизма
2.3. Исследование возможностей реализации условий некритичного 137 фазового синхронизма в смешанных нелинейных кристаллах
2.4. Условия группового согласования для трехчастотных взаимодействий 140 фемтосекундных импульсов
2.4.1. Генерация второй гармоники
2.4.2. Генерация разностных частот лазеров ближнего ИК-диапазона и 149 параметрическая генерация
Выводы по Главе 2
3. Моделирование и оценки эффективностей преобразователей 162 частоты
3.1. Физические основы работы нелинейно-оптических преобразователей 162 частоты
3.2. Анализ потенциальных эффективностей преобразователей частоты
3.3. Оценки влияния теплового самовоздействия при ГВГ излучения СОг-лазера
3.4. Моделирование генерации субмиллиметрового излучения путем
вычитания частот линий излучения СОэ-лазеров
3.5. Моделирование параметрических генераторов с накачкой
твердотельными лазерами 2-3 мкм диапазона
Выводы по Главе 3

4. Экспериментальное исследование преобразователей частоты ИК- лазеров
4.1. Экспериментальное исследование генерации второй гармоники С02- 210 лазеров в традиционных нелинейных кристаллах
4.1.1. Генерация второй гармоники излучения С02-лазеров различного типа в 211 кристалле /пОеР2
4.1.2. Генерация второй гармоники С02-лазера в кристалле GdGeAs2
4.1.3. Генерация второй гармоники в кристаллах Tl3AsSe3, Те, GaSe
4.2. Преобразование частоты излучения С02-лазера в новых и новых
смешанных нелинейных кристаллах
4.2.1. Генерация второй гармоники в кристалле AgGaxIn!.xSe2
4.2.2. Генерация второй гармоники в кристаллах HgGa2S4 и CdxHgi.xGa2S4
4.2.3. Генерация второй гармоники в кристалле LiInSe2
4.2.4. Генерация второй гармоники в кристалле AgGaGeS4
4.3. Генерация второй гармоники излучения №Т3-лазера
4.4. Преобразование частоты излучения лазеров на окиси углерода
4.5. Каскадная генерация гармоник излучения TEA С02-лазеров
4.6. Генерация суммарных и разностных частот излучения газовых ИКлазеров
4.7. Генерация суммарных и разностных частот излучения С02
Er3+:CaF2-, Ег3+:УАС-лазеров
4.8. Преобразование частоты нетрадиционных полос излучения С02 лазера
Выводы по Главе 4
5. Применения преобразователей частоты инфракрасных
лазеров в устройствах прикладной оптики
5.1. Трассовый газоанализатор на основе непрерывных ИК лазеров с
преобразователями частоты
5.2. Результаты полевых испытаний измерительного комплекса
дифференциального поглощения на основе С02- и СО-лазеров с

Следует отметить, что на длинах волн 9 мкм полосы излучения С02-лазера и его второй гармоники коэффициент оптических потерь а < 0,2 - 0,57 см'1, обусловленный фононньш поглощением, сравним и даже меньше в отдельных участках соответствующих потерь в ZnGeP2 (0,27 - 1,0 см'1), а также с потерь в СсЮеА82 на длинах волн второй гармоники. Они ниже уровня потерь в лучших образцах кристаллов ЬйпБг (1,1 - 2,3 см'1). Отметим, толщина кристалла недостаточна для детальной прописи спектральных особенностей фононного поглощения в Н§Оа284. Другими словами размер кристаллов и оптическое качество позволяют использовать их для полноценных исследований других физических свойств и разработки преобразователей частоты.
Дисперсионные свойства определены для спектральной области 0,5 - 10,0 мкм с использованием гониометра-спектрофотометра ГС-5, а постоянные решетки - методом рентгеноструктурного анализа с использованием излучения Си-Ка на установке ДРОН-2. Погрешность измерений не превышает 10'3. В отличие от предыдущих исследователей [110], определенные дисперсионные зависимости обеих фаз Щва^ аппроксимированы уравнениями Сельмейера вида п0!Ё2 = А0>с+В0Х?Л'(л2-С0,е)-П0.сл2/(Х2-Г0,е), где X выражено в мкм, с идентичными коэффициентами А(ХС = 2,31327 и 1,9801, В0.е= 3,59424 и 3,71269, С0,е = 0,07619 и 0,06777, В0,е= 0,34109 и 0,32711, Е0 = Ее = 225, соответственно. Дисперсионные зависимости показателей преломления, рассчитанные с использованием определенных коэффициентов Сельмейера, приведены на рис. 1.12., они не выходят за пределы экспериментальной погрешности. Найденная зависимость двулучепреломления от длины волны достаточно хорошо может быть аппроксимирована полиномом пятой степени:
Ап=0,05111-0,0083 и+0,00252Я2-0,0003510747,3+0,0000228063^-0,0000005534057.5 (1.1)
Коэффициент корреляции приведенной аппроксимации составил 0,978.