17.2. Генерация оптических гармоник.

При рассеянии интенсивного лазерного излучения в жидкос-

тях и кристаллах, помимо описанных выше боковых спектральных

компонент, обнаруживаются компоненты с частотами, в точности

кратными частоте падающего излучения (двухкратными, трехкрат-

ными и т.д.), называемые оптическими гармониками. В некоторых

кристаллах эти гармоники могут составлять до 50% рассеянного

излучения. Таким образом, если направить красное излучение ру-

бинового лазера (0,69 мкм) на кристалл дигидросфата калия, то

на выходе можно получить невидимое ультрафиолетовое излучение

(0,345 мкм).

17.3. Параметрическая генерация света.

Поместим нелинейный кристалл в оптический резонатор и

направим на него мощное световое излучение накачки. Одновре-

менно подадим на кристалл два слабых излучения с чатотами,

сумма которых равна частоте излучения накачки. При этом в

кристалле возникает генерация двух мощных когерентных световых

волн, частота которых равна частотам этих двух слабых излуче-

ний. В действительности же, кроме волны накачки, нет необходи-

мости ни в каких дополнительных излучениях, т.к. в кристалле

всегда найдутся два спонтанно излучающих фотона с соответству-

ющими частотами. Существенным является то, что при повороте

кристалла в резонаторе, частоты генерируемых волн могут плавно

перестраиваться, в сумме оставаясь равными частоте волны на-

качки. Это позволяет создавать оптические преобразователи,

квантовые усилители и генераторы, плавно перекрывающие широкий

диапазон излучений от видимого до далекого инфракрасного при

фиксированной частоте накачки.

ФРГ патент 1 287 229: Преобразователь частоты содержит

неинейный электрооптический двоякопреломляющий кристалл, через

который когерентный входной световой сигнал пропускается под

таким углом к оптичекой оси кристалла, что внутри кристалла

возникают два колебания с другими частотами. Эти колебания

согласованы между собой и в кристалле модулируются или регули-

руются по фазе одновременно.

Нелинейный кристалл расположен внутри оптического резона-

тора и подвергается не только электрооптической модуляции, но

и регулировке по температуре с целью подстройки частоты.

17.4. Эффект насыщения.

Так называют эффект уменьшения интенсивности спектральной

линии поглощения (или вынужденного излучения) при увеличении

мощности падающего на вещество внешнего электромагнитного из-

лучения. Причиной эффекта насыщения является выравнивание на-

селенности двух уровней энергии, между которыми под действием

излучения происходят вынужденные квантовые переходы "вверх"

(поглощение) и "вниз" (вынужденное излучение). В случае погло-

щения при этом уменьшается доля мощности излучения, поглощен-

ного веществом. Абсолютная величина поглощаемой мощности при

этом, однако не падает, а увеличивается, стремясь к некоторому

пределу. В случае активного вещества с инверсией населенностей

эффект эффект насыщения приводит к уменьшению мощности вынуж-

денного излучения, что ставит предел величине усиления в кван-

товых усилителях.

Однако эффекту нашли широкое применение в лазерной техни-

ке, где он используется для модуляции добротности оптических

резонаторов с помощью просветляющихся под действием мощного

излучения светофильтров. Кроме того, эффект насыщения исполь-

зуется для создания инверсии населенностей в трехуровневых

квантовых системах.