Удвоение частоты лазерного излучения на решетках квадратичной поляризуемости в свинцовосодержащих стеклах

• Автор: Валеев, Артур Ильсявович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 93 с.

Содержание
Введение
1 Литературный обзор
1.1 Генерация второй гармоники в изотропных средах
1.2 Тензорные свойства % -голограмм
1.3 Материалы для фотоиндуцированной генерации второй
гармоники
1.4 Генерация второй гармоники в стеклах с ионами редкоземельных элементов
2 Одновременные запись и считывание х - голограмм
2.1 Новый метод считывания х -голограмм
2.2 Схема экспериментальной установки
2.3 Результаты экспериментов
2.4 Основные результаты главы 2
3 Фотоиндуцированая генерация второй гармоники в
свинцовофосфатных стеклах
3.1 Схема экспериментальной установки
3.2 Результаты экспериментов
3.3 Основные результаты главы
4 Влияние редкоземельных элементов на ГВГ в свинцовофосфатных стеклах
4.1 Свинцовофосфатные стекла, легированные оксидом церия

4.2 Фосфатные стекла с ниобием и неодимом
4.3 Интерпретация полученных результатов в рамках фото-гальванической модели
4.4 Основные результаты главы
Заключение
Литература

Введение
Генерация второй гармоники (ГВГ) или удвоение частоты света [1] — одно из наиболее ярких и практически значимых нелинейнооптических эффектов, проявляющихся при взаимодействии мощного когерентного излучения с веществом. Это явление находит широкое применение для получения когерентного излучения в новых диапазонах длин волн и служит важным средством для исследования свойств новых оптических материалов. Для эффективного преобразования излучения во вторую гармонику необходимы высокая пиковая мощность излучения, наличие нелинейной квадратичной восприимчивости среды у*2), и синхронизм взаимодействия волн основной и удвоенной частоты, который обычно достигается при равенстве скоростей распростро-нения обеих волн.
При взаимодействии оптических полей, имеющих отличный от нуля средний по времени куб < Е3 > с веществом, имеющим нелинейную кубическую восприимчивость х ■> возникает множество физических эффектов. Примером поля с < Д3 > ф 0 служит двухчастотное световое поле + Е2ш, обладающее полярной асимметрией [2], полярная асимметрия состоит в том, что действие куба светового поля в данной точке пространства имеет преобладающее направление. На рис. 0.1 показан результат сложения колебаний с равными амплитудами, и частотами, отличающимися в 2 раза. Как видно из рисунка, хотя среднее значение электрического поля равно нулю, из-за того, что не равен нулю его средний куб, оно имеет выделенное направление.
Фотоиндуцированная генерация второй гармоники в изначально изо-

кривую роста сигнала ВГ с голограммы (в) плюс постоянный паразитный сигнал, проходящий через анализатор. Паразитный сигнал состоял из малой оси эллипса внешней ВГ (б), возникающей из линейной входной ВГ (а) из-за двулучепреломления, вызванного эффектом Керра.
При этом складываются их амплитуды, причем в противофазе, поскольку фазы волн, соответствующих большой и малой осям эллипса отличаются на 7г/2, а фаза волны, соответствующей большой оси эллипса, т.е. внешней ВГ, отличается на 7г/2 (см. [87]) от фазы сигнала ВГ, считанного с голограммы. Этим мы объясняем падение суммарной интенсивности ВГ в начале записи. Для проверки этого утверждения мы ’’выправляли” керровский эллипс с помощью двулучепреломляю-щей пластинки 13 в самом начале записи. При этом интенсивность, регистрируемая ФЭУ, уменьшалась до уровня, наблюдаемого в минимуме кривой на рис. 2.3. Так как излучение лазера импульсное, и в разные моменты времени имеет разную интенсивность, то и двулу-чепреломление, наведенное из-за эффекта Керра, будет разным в эти моменты. Поэтому его нельзя полностью скомпенсировать внешним постоянным двулучепреломлением. На рис. 2.4 представлена зависимость от времени интенсивности В Г, проходящей во время записи через анализатор. В этом случае эллиптичность поляризации, возникающая из линейной входной ВГ вследствии эффекта Керра, уменьшена с помощью двулучепреломляющей пластины.
Таким образом, если сигнал с голограммы не слишком велик по сравнению с паразитным, необходимо избавится от влияния оптического эффекта Керра в образце. Если же сигнал достаточно сильный, то этими эффектами можно пренебречь.
Предложенный метод может быть использован в исследовании наведенной генерации второй гармоники не только в стеклообразных материалах, но в тонких полимерных пленках с большой нелинейностью. В работе [102] с помощью данного метода были выполнены количест-