Лекция 13: Нелинейные оптические эффекты

Title

Transmission Range, mm

Typical Applications

LBO

0.16

- 3.3

High power lasers harmonics generation and OPO pumped by

Nd:YAG harmonics

BBO

0.19

- 3.3

- Solid State and Dye laser harmonics generation with output

in

the range 200-532 nm;

- OPO/OPA pumped by Nd:YAG harmonics with 295 - 3000

nm output

KTP

0.38

- 4.4

Harmonics generation in UV and VIS

KD*P

0.26

- 1.6

Harmonics generation in VIS

LiNbO3

0.4 - 4.5

SHG and OPO pumped by Nd:YAG laser

LiIO3

0.3 - 6.0

SHG and THG of Nd:YAG, DFM with output in 3 - 5 m range

AgGaS2 0.53 – 12

Harmonics generation and DFM with wide tunable output in 3 -

9 m, IR visualization

AgGaSe2

0.73 – 18

SHG of CO2 lasers, OPO with 3 - 12 m output

GaSe

0.65 – 18

SHG of CO and CO2 lasers, DFM with output in 7 - 16 m

CdSe

0.75 – 25

DFM with tunable output up to 25 m

AgAsS3

0.6 – 13

IR visualization, DFM, OPO

Te

3.8 – 32

DFM with output in 15 - 30 m

2

2

1 2 E

4 2 P

E

t2

c2 t2

c2

Источник новых электромагнитных волн

2

2

2

4 2 P ( )

E c2 1 4 1 E

NL

c2

t2

PNL ( )

0 ijk(2) E j Ek ijkl(3) E j Ek El

jk

jkl

2

1 4 1 E

4 2 P ( )

2

E

2

(2)

Ek

2

2

2

PNL ( ) 0 ijk E j

NL

c

c

t

jk

В анизотропной среде – тензорное описание

P

(t) 0 2 ( 3, 1

, 2 )E

E

2 Взаимодействие двух волн

3

ˆ

1

3 1 2

Закон сохранения энергии

Pi 3 (t) 0

ijk(2) ( 3, 1, 2 )E j 1 Ek 2

j,k

Pi ( 3 ) 0 ijk(2) ( 3, 1, 2 )E j ( 1)Ek ( 2 ) exp j k3 k2

k1 r

ijk(2)

2dijk Тензор определяется симметрией

ijk(2)

0

При инверсной симметрии

Симметрия Клеймана

(2) ( , , ) (2)

( , , ) etc.

11 1;

22 2;

33 3

ijk

3

1 2

ikj

3

1

2

3D тензор превращается в 2D

ijk(2) ( 3, 1, 2 ) * ijk(2) ( 3, 1, 2 )

23 4;

31 5;

12 6

ijk(2) (jik2) (jki2) d14 d25

d36

E

) 4 P

NL (z,

2 1

(z,

);

k

2

(2 ); k 2k k

2

2

2

c

1

1

2

4 2

2

NL

k2

E (z, 2 )

2

2 P

(z, 2 )

2

z

c

2

E (z, 2 ) медленно меняющаяся амплитуда

z2

(2) E2

kz

4 2

kz sin

2

E

(

, z) j

2

1

exp

j

2

c

2k2

2

k

3

(2)

2

sin

2

kz

Вектор Пойнтинга

S( 2 , z)

8 2

E 1

4

2

Мощность второй гармоники

c2k2

k2

Условия фазового синхронизма (закон сохранения импульса)

sin

2

kz

z

Линейный рост мощности

k

0

2

k 2

2