Самопреобразование частоты лазерного излучения в активно-нелинейных кристаллах с регулярной доменной структурой

• Автор: Новиков, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

'♦ ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

§ 1.1. Самопреобразование частот в активно-нелинейных кристаллах

§1.2. Самопреобразование частот в активно-нелинейных кристаллах

с регулярной доменной структурой

1.2.1. Ростовой метод

1.2.2. «Высоковольтный» метод

1.2.3. Диффузионный метод

ГЛАВА II. НЕЛИНЕЙНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПЛОСКИХ СВЕТОВЫХ ВОЛН В АКТИВНО-НЕЛИНЕЙНЫХ КРИСТАЛЛАХ С РЕГУЛЯРНОЙ

ДОМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ

§2.1. Основная система нелинейных уравнений

§2.2. Квазисинхронное самоудвоение частоты
§2.3. Квазисинхронное параметрическое самопреобразование частоты
§2.4. Квазисинхронное самосложение частот
§2.5. Основная система уравнений для последовательных волновых
взаимодействий
§2.6. Последовательное самоутроение частоты
§2.7. Последовательное параметрическое самопреобразование
частоты
§2.8. Выводы
ГЛАВА III. НЕЛИНЕЙНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СВЕТОВЫХ ПУЧКОВ В АКТИВНО-НЕЛИНЕЙНЫХ КРИСТАЛЛАХ С РЕГУЛЯРНОЙ
ДОМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ
§3.1. Основная система уравнений в квазиоптическом приближении и
метод ее решения
§3.2. Квазисинхронное самоудвоение частоты
§3.3. Квазисинхронное самосложение частот
§3.4. Выводы

ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ САМОПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
В РДС-КРИСТАЛЛЕ Ш^:1л1ЧЬ03
§4.1. Активно-нелинейный РДС-кристалл Ш:М§:1л1МЬ03
§4.2. Самоудвоение частоты в РДС-кристалле М<3:М§:ЫНЬОз
4.2.1. Самоудвоение частоты в непрерывном режиме
4.2.2. Измерение параметра качества пучка
4.2.3. Самоудвоение частоты в режиме модуляции добротности резонатора
§4.3. Самосложение частот в РДС-кристалле Ш:М0:1л№>Оз
4.3.1. Самосложение частот в непрерывном режиме
4.3.2. Самосложение частот в режиме модуляции добротности резонатора
§4.4. Сравнение экспериментальных и теоретических результатов
§4.5. Выводы
ГЛАВА V. КВАНТОВЫЕ СВОЙСТВА ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРОЦЕССАХ
САМОПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ
§5.1. Квантовая теория трехчастотных волновых взаимодействий
в активно-нелинейных кристаллах
5.1.1. Уравнения генерации лазера в активном кристалле
5.1.2. Уравнения взаимодействия волн в нелинейном кристалле
§5.2. Квантовые свойства излучения при самоудвоении частоты
5.2.1. Квантовые свойства излучения при самоудвоении частоты
в РДС-кристалле Nd■.Mg•.LiNbOз
§5.3. Квантовые свойства излучения при параметрическом
самопреобразовании частоты
5.3.1. Генерация субгармоники в надпороговом режиме
5.3.2. Генерация субгармоники в подпороговом режиме
5.3.3. Квантовые свойства излучения при параметрическом самопреобразовании частоты в РДС-кристалле Ыс1:М§:ЫПЬОз
5.3.4. Статистика фотонов
§5.4. Квантовые свойства излучения при самосложении частот
5.4.1. Квантовые свойства излучения при самосложении частот
в РДС-кристалле Nd:Mg:LiNbOз
§5.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
ЛИТЕРАТУРА
Одна из важных задач нелинейной оптики связана с исследованием новых возможностей по преобразованию частот когерентного оптического излучения с целью получения излучения в новых спектральных диапазонах. Уже на протяжении нескольких десятилетий ведутся интенсивные исследования новых нелинейных сред, поиск новых и совершенствование известных методов нелинейно-оптического преобразования частот. В этой связи чрезвычайно интересным представляется использование в качестве преобразователей частот интегральных элементов, выполняющих сразу несколько функций. Одним из примеров таких элементов являются так называемые активнонелинейные кристаллы, которые одновременно играют роль источника когерентного излучения и преобразователя частоты.
Под активно-нелинейными кристаллами (АНК) понимают нелинейные кристаллы, легированные примесями ионов редкоземельных элементов группы лантаноидов (например, N6, УЪ, Ег). За счет ионов примесей в АНК под воздействием накачки возможно осуществление лазерной генерации излучения определенной частоты, а за счет нелинейных свойств кристаллической матрицы возможно нелинейно-оптическое преобразование частоты этого излучения. Процессы, в которых одновременно имеет место лазерная генерация излучения определенной частоты и его нелинейное преобразование, получили название процессов самопреобразования частоты лазерного излучения. Осуществление процессов самопреобразования частоты привлекательно с точки зрения создания компактных твердотельных систем, генерирующих когерентное излучение в видимом и инфракрасном спектральных диапазонах, что может быть с успехом использовано в целом ряде приложений (лазерная печать, устройства хранения информации, медицина, оптическая связь и др.).
Исследования АНК и реализация в них процессов генерации лазерного излучения и удвоения частоты начались еще в конце 60-х - начале 70-х годов прошлого века [1, 2], но существенный прогресс в использовании АНК намеРис.2.14. Зависимость мощностей лазерного излучения Ра внутри резонатора (а) и волны суммарной частоты 1чт на выходе резонатора (б) от мощности накачки Р (Л =0).
pump х sum '
(Рис.2.14, б). Зависимости на Рис.2.14 построены с помощью стационарного решения системы уравнений (2.39)-(2.42) для интенсивности волны лазерного излучения
} _ГО(1 + ^)-°^Ал/^ (245)
2н,н3(1 + Щ) + 124ШЬ
и стационарного решения (2.31), описывающего лазерную генерацию без учета нелинейного преобразования частоты.
В случаях квазисинхронного сложения частот с участием волны накачки и квазисинхронного самоделения частоты пополам, как и при самоудвое-нии частоты, интенсивность волны лазерной генерации внутри резонатора при рассматриваемых параметрах такая, что Ь Ьп1.
§2.5. Основная система уравнений для последовательных волновых взаимодействий
Использование нелинейных РДС-кристаллов позволяет реализовать последовательные взаимодействия волн [133]. В таких процессах в РДС-кристалпе за счет подбора периода модуляции нелинейной восприимчивости