Генерация оптических гармоник в нелинейных кристаллах

Нелинейные оптические материалы и экспериментальная установка.

1. 
   Кристаллы.
   

В задаче применяются два вида нелинейных оптических кристаллов. Первым является дигидрофосфат калия КН₂РО₄ (техническое название – КДП) – это одноосный, отрицательный пьезокристалл. Класс симметрии42m. Диапазон прозрачности 0,2-1,5мкм.

КДП и АДП (NH₄H₂PO₄) – первые кристаллы, в которых была получена синхронная ГВГ. Отработаны методики выращивания их из водных растворов, что позволяет получить монокристаллы высокого оптического качества объемом до нескольких кубических дециметров. КДП обладает высокой лучевой прочностью (т. е. не подвергается разрушению при воздействии экстремально высоких интенсивностей светового излучения), очень низким уровнем поглощения в области прозрачности и слабой температурной зависимостью n(T) показателя преломления. Благодаря этим свойствам КДП применяется в качестве умножителя частоты излучения греющего мишень (т.н. драйвера энергии) в крупных импульсных лазерных установках, на которых приводятся эксперименты по управляемому термоядерному синтезу с инерциальным удержанием плазмы. Переход в коротковолновую часть спектра существенно улучшают условия нагрева термоядерной мишени. Эффективность преобразования во вторую гармонику для уровня интенсивностей излучения таких устройств достигает 60%.
К недостаткам КДП следует отнести его гигроскопичность, что требует принятия при работе с ним соответствующих мер.
Вторым применяющимся в работе кристаллом является ниобат лития – LiNbO₃, также одноосный, отрицательный пьезокристалл. Класс симметрии 3m. Диапазон прозрачности 0,4–5мкм. Показатели преломления этого кристалла существенно зависят еще и от температуры n(T) образца.
Этот кристалл выращивают методом вытягивания из расплава, он стоек к влаге, но его линейные размеры с необходимым оптическим качеством существенно меньше, чем у КДП. Лучевая прочность не уступает последнему.
Коэффициент «качества» a( , _i ,n_i ) ниобата (см. 10)) выше, чем у КДП, но довольно высокая температурная зависимость показателя преломления n(T) и несколько более высокий уровень поглощения в области прозрачности приводят к нарушению условия фазового синхронизма из-за быстрого разогрева кристалла при действии на него излучения с предельно высокой интенсивностью, например такого как излучение лазерных термоядерных установок. Вместе с тем, благодаря этой температурной зависимости, ниобат лития позволяет реализовать выгодный 90 касательный синхронизм ГВГ для излучения с длиной волны около 1мкм при термостатировании его при температурах 70-90С.


ВНИМАНИЕ. Все нелинейные кристаллы помещены в специальные контейнеры из органического стекла, на которых указано направление оптической оси. При работе с нелинейными кристаллами категорически запрещается касаться чем-либо их поверхностей.