Прикладная нелинейная оптика: Генераторы второй гармоники и параметрические генераторы света
| Автор(ы): | Дмитриев В. Г., Тарасов Л. В.
01.02.2016
|
| Год изд.: | 1982 |
| Описание: | Посвящена физике процессов в генераторах второй оптической гармоники и параметрических генераторах света. Отражены новейшие направления и достижения в развитии указанных генераторов; рассмотрены используемые на практике оптические схемы. Систематизированно изложены различные подходы и методы расчета с учетом совокупности факторов, реально влияющих на работу рассматриваемых генераторов апертурные эффекты, фокусировка излучения, неоднородность двулучепреломления, тепловые самовоздействия, фоторефрактивный эффект, многочастотная накачка и др. Книга является продолжением монографии Л. В. Тарасова «Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения» («Радио и связь», 1981). Для научных работников и инженеров, работающих в области лазерной техники, нелинейной оптики и смежных областях; может использоваться также преподавателями и студентами вузов, аспирантами. |
| Оглавление: |
Обложка книги.
Глава 1. Нелинейная поляризация диэлектрика и нелинейно-оптические явления [5] 1.1. Квадратичная и кубичная нелинейные поляризации [5] Поляризация диэлектрика [5] Вектор поляризации; материальное уравнение [6] Квадратичная и кубичная нелинейные поляризации [7] Кубично- и квадратично-нелинейные среды [9] Волновое уравнение для среды с нелинейной поляризацией [11] 1.2. Нелинейные восприимчивости [12] Временная дисперсия линейной восприимчивости [12] Дисперсия нелинейных восприимчивостей [12] Общие свойства симметрии тензора квадратичной восприимчивости [14] Общие свойства симметрии тензора кубичной восприимчивости [15] Комплексные восприимчивости [16] 1.3. Нелинейно-оптические явления [17] Вектор электрической напряженности поля световой волны [17] Явления, связанные с вещественной составляющей квадратичной восприимчивости [17] Явления, связанные с вещественной составляющей кубичной восприимчивости [20] Самовоздействие световой волны [21] 1.4. Фазовый (волновой) синхронизм [22] Предварительные замечания [22] Интерференционная природа фазового синхронизма; кривая синхронизма [23] Длина когерентности [25] Резонанс и биения в колебательной системе [26] Фазовый синхронизм как пространственный резонанс [27] Список литературы [29] Глава 2. Генерация второй оптической гармоники [31] 2.1. Фазовый синхронизм в случае генерации второй гармоники [31] Элементы оптики одноосных кристаллов [31] Виды фазового синхронизма для генерации второй гармоники в одноосных кристаллах [33] Скалярный оое-синхронизм [35] Скалярный оее-синхронизм [36] Векторные синхронизмы [37] 2.2. Укороченные уравнения для генерации второй гармоники в приближении плоских волн. Коэффициенты нелинейной связи [39] Упрощения: основное и дополнительные [40] Вывод укороченных уравнений для комплексных амплитуд [41] Система укороченных уравнений для вещественных амплитуд н обобщенной фазы [44] Конкретизация коэффициентов нелинейной связи [46] Конкретизация коэффициентов нелинейной связи на примере кристалла инобата лития [48] Замечания о максимизации коэффициентов нелинейной связи [50] 2.3. Решение укороченных уравнений при точном соблюдении условия синхронизма [50] Укороченные уравнения в отсутствие дисперсии поглощения [50] Фазовый портрет процесса генерации второй гармоники при точном соблюдении условия фазового синхронизма [52] Замечания к фазовому портрету [55] Случай отсутствия второй гармоники на входе нелинейной среды [56] Общий случай [58] Учет поглощения [59] 2.4. Решение укороченных уравнений при наличии волновой расстройки [59] Интегралы системы укороченных уравнений при наличии волновой расстройки в отсутствие затухания [59] Фазовый портрет процесса генерации второй гармоники при наличии волновой расстройки [61] Движение изображающей точки по прямолинейному участку сепаратрисы [62] Случай отсутствия второй гармоники на входе нелинейной среды [6З] Приближение заданного поля основного излучения [66] Плотность мощности второй гармоники. Коэффициент преобразования основного излучения во вторую гармонику [67] Кривая синхронизма [70] 2.5. Генерация второй гармоники в расходящемся световом пучке (геометрооптическое приближение) [72] Световой пучок как набор парциальных лучей; геометрооптическое приближение [72] Угловые дисперсионные коэффициенты [74] Интегральный коэффициент преобразования основного излучения во вторую гармонику по мощности [75] Интегральный коэффицент преобразования во вторую гармонику в приближении заданного поля основного излучения [77] Нелинейный режим преобразования основного излучения во вторую гармонику [79] 2.6. Генерация второй гармоники световыми импульсами (квазистатическое приближение) [83] Световые импульсы с плоским фронтом [83] Квазистатическое приближение [86] Графический метод определения мгновенного коэффициента преобразования по мощности [88] Приближение заданного поля основного излучения [89] Нелинейный режим генерации второй гармоники [90] 2.7. Генерация второй гармоники в пространственно-модулированном пучке конечной апертуры (геометрооптическое приближение) [93] Световой пучок конечной апертуры и вторые производные амплитуд по поперечным координатам [93] Пространственно модулированный световой пучок в геометрооптическом приближении [95] Угол анизотропии [97] Диафрагменный апертурный эффект (оое-синхронизм) [98] Диафрагменный апертурный эффект (оее-синхронизм) [100] Геометрический метод расчета эффективности генерации второй гармоники с учетом диафрагменного апертурного эффекта [101] Учет диафрагменного апертурного эффекта в укороченных уравнениях (скалярный оое-синхронизм) [105] Влияние диафрагменного апертурного эффекта на эффективность генерации второй гармоники [108] 2.8. Генерация второй гармоники в сфокусированном гауссовском пучке (приближение заданного поля основного излучения) [109] Общие замечания [109] Гауссовский пучок, сфокусированный в кристалл [110] Генерация второй гармоники при слабой фокусировке [113] Укороченные уравнения для генерации второй гармоники в сфокусированном гауссовском пучке в приближении заданного поля основного излучения [113] Метод Бойда—Клейнмана [114] Апертурная функция [118] Случай 90-градусного синхронизма [120] Влияние диафрагменного апертурного эффекта [122] 2.9. Приближение заданной интенсивности основного излучения [123] Комплексная амплитуда поля второй гармоники в приближении заданной интенсивности [123] Вещественная амплитуда и фаза второй гармоники в приближении заданной интенсивности [124] Самовоздействие световой волны в квадратично-нелинейной среде [126] Нелинейная длина и длина когерентности [127] Эффективность преобразования во вторую гармонику при точном выполнении условия синхронизма [128] Список литературы [129] Глава 3. Генерация второй оптической гармоники (некоторые специальные вопросы) [131] 3.1. Генерация второй гармоники в линейно-неоднородной среде [131] Неоднородность дисперсионного двулучепреломления [131] Амплитуда и плотность мощности второй гармоники в приближении заданного ноля основного излучения [133] Пучок с амплитудой, пространственно модулированной функцией Гаусса [136] Поперечно-неоднородная среда [138] Продольно-неоднородная среда [141] О необходимости учета неоднородности двулучепреломления [143] Замечания о положительной роли неоднородности двулучепреломления [144] 3.2. Генерация второй гармоники с учетом тепловых самовоздействий [145] Нелинейная тепловая расстройка и нелинейная рефракция [145] Основные допущения [147] Тепловая расстройка; критическая мощность самофокусировки [148] Уравнение теплопроводности [149] Система уравнений для генерации второй гармоники с учетом тепловых самовоздействий [151] Уравнение теплопроводности и средняя мощность излучения; параметры теплового самовоздействия [153] Идеальный тепловой контакт; дисперсия параметров теплового самовоздействия отсутствует [155] Замечания об оптимальной тепловой расстройке [557] Приближение заданного поля основного излучения [158] Нелинейный режим [161] Дисперсия параметров теплового самовоздействия при идеальном тепловом контакте [161] Неидеальный тепловой контакт; дисперсия параметров теплового самовоздействия отсутствует [164] Дисперсия параметров теплового самовоздействия при неидеальном тепловом контакте; гистерезисный характер кривой синхронизма [164] Генерация второй гармоники одиночными импульсами [167] О важности учета тепловых самовоздействий [168] 3.3. Некоторые дополнительные факторы, ограничивающие эффективность генерации второй гармоники [169] Нелинейное поглощение [169] Учет нелинейного поглощения при рассмотрении генерации второй гармоники [170] Генерация свободных носителей [173] Фотопреломление (фоторефрактивный эффект) [173] Волновая расстройка, обусловленная фотопреломлением [175] Фазовый портрет процесса генерации второй гармоники при наличии фотопреломления; оптимальный режим [175] 3.4. Генерация второй гармоники в нестационарном режиме [178] Эффект группового запаздывания импульсов; групповой синхронизм [178] Эффект дисперсионного расплывания импульсов [181] Укороченные уравнения [182] Дифференциальное уравнение для амплитуды спектра второй гармоники [183] Случай гауссовской формы импульса основного излучения; спектр второй гармоники [185] Амплитуда поля второй гармоники [188] Эффективность генерации второй гармоники [190] Замечания, связанные с учетом дифракции и двулучепреломления [191] 3.5. Генерация второй гармоники многочастотным лазерным излучением [192] Удвоение и сложение частот основного излучения [192] Укороченные уравнения [193] Интенсивность второй гармоники [196] Несинхронизованные моды [199] Замечания о флуктуациях интенсивности второй гармоники [200] Синхронизованные моды [202] О частично синхронизованных модах [204] 3.6. Некоторые замечания общего характера [204] Полная система укороченных уравнений для генерации второй гармоники [205] Пространственно-временная аналогия [207] Классические схемы [210] Схемы с цилиндрическими линзами [212] Схемы компенсации дисперсии синхронизма [215] Схемы с использованием последовательно расположенных нелинейных кристаллов [216] Многопроходовые схемы [220] Схема генерации четвертой гармоники [220] Генерация второй гармоники с использованием векторного синхронизма [221] Список литературы [222] Глава 4. Внутрирезонаторная генерация второй гармоники [226] 4.1. Введение [226] Лазеры с ВРГВГ [226] Нелинейная нагрузка резонатора [227] Оптимальный режим ВРГВГ [228] Режимы недопреобразования и пере-преобразования [229] 4.2. Стационарная ВРГВГ [230] Схема лазера с ВРГВГ [230] Нелинейное зеркало [231] Условие стационарной генерации [232] Плотность мощности второй гармоники [234] Стационарная ВРГВГ в оптимальном режиме [236] 4.3. Динамика лазеров с непрерывной накачкой [237] Скоростные уравнения [238] Линейная и квадратично-нелинейная нагрузка резонатора [240] Средняя нормированная выходная мощность [240] Периодический режим модуляции добротности (при мгновенном включении добротности) [242] Условие устойчивости периодического режима модуляции добротности [246] Линейная нагрузка в режиме модуляции добротности [247] Квадратично-нелинейная нагрузка в режиме модуляции добротности [248] Режим «обрывания импульса» [252] Режимы модуляции нагрузки [253] 4.4. Оптические схемы твердотельных лазеров с ВРГВГ [255] Схемы с потерей обратной волны, использующие дихроичное зеркало [255] Схемы с потерей обратной волны, не использующие дихроичного зеркала [257] Схемы с возвратным зеркалом [258] Фокусировка основного излучения в нелинейный кристалл [260] Схемы с однонаправленной генерацией второй гармоники [260] Схемы ВРГВГ с каскадным удвоением частоты [261] 4.5. Лазер с активно-нелинейной средой [262] Активно-нелинейные среды [263] Укороченные уравнения для лазера на АНС в стационарном режиме [263] Условие стационарной генерации [265] Коэффициент нелинейных потерь [266] Плотность выходной мощности излучения на основной частоте и на частоте второй гармоники [266] 4.6. ВРГВГ в лазерах с импульсной накачкой и модуляцией добротности [268] Общие замечания [268] Вопросы теории режима ВРГВГ при импульсной накачке [269] ВРГВГ при точном выполнении условия синхронизма [271] Список литературы [273] Глава 5. Параметрическая генерация света [277] 5.1. Введение [277] Генераторы когерентного света с плавной перестройкой частоты [277] Трехчастотное параметрическое взаимодействие световых волн в нелинейной среде [278] Параметрические процессы в радиотехнике и в оптике [279] Параметрическая люминесценция, усиление, генерация [280] Способы перестройки частоты в ПГС [282] 5.2. Фазовый синхронизм при трехчастотном параметрическом взаимодействии. Перестроечные характеристики [283] Виды фазового синхронизма в отрицательных одноосных кристаллах [283] Синхронизм вида оое [284] Параметрическая люминесценция при векторном оое-синхронизме [286] Синхронизм вида оее-или еое [287] Перестроечные характеристики [289] 5.3. Параметрическое усиление [291] Укороченные уравнения для трехчастотного параметрического взаимодействия в приближении плоских волн [291] Интегралы системы укороченных уравнений; интегральные соотношения Мэнли—Роу [292] Укороченные уравнения в приближении заданного поля накачки [293] Решение укороченных уравнений в приближении заданного поля накачки в отсутствие волновой расстройки [293] Условие усиления [295] Решение укороченных уравнений в приближении заданного поля накачки при наличии волновой расстройки [296] Решение укороченных уравнений в нелинейном режиме для субгармоники [298] Полная система укороченных уравнений для трехчастотного параметрического взаимодействия [299] 5.4. Параметрическая генерация субгармоники при непрерывной накачке [299] Общие замечания; переходные и стационарные процессы в ПГС [299] Переходные процессы в приближении заданного поля накачки; условие самовозбуждения субгармоники [300] Метод последовательных шагов [302] Стационарный нелинейный режим; условие стационарной генерации субгармоники [303] Уравнение для определения стационарных амплитуд субгармоники [305] Коэффициент преобразования в субгармонику [306] 5.5. Параметрическая генерация при импульсной накачке [307] Развитие процесса генерации субгармоники в приближении заданного поля накачки [307] Нестационарность процессов в ПГС при импульсной накачке; квазистационарный режим [309] Математическая модель ПГС, работающего в квазистационарном режиме [311] Вырожденный по частоте ДПГС при однородном поперечном распределении поля накачки [312] 5.6. Оптические схемы ПГС [314] Классические схемы ПГС [314] Условие самовозбуждения [315] Пороговая плотность мощности накачки [317] Кластерная структура спектра двухрезонаторного ПГС [318] Схемы ПГС с возвратным зеркалом [319] Схемы, позволяющие устранить нелинейные потерн на регенерацию волны накачки [320] Схемы однорезонаторных ПГС [321] Безрезонаторный ПГС [322] Призменные ПГС [323] 5.7. Некоторые специальные вопросы параметрической генерации света [323] ПГС обратной волны [323] Параметрическая генерация в пикосекундном диапазоне длительностей импульсов (накачка ультракороткими импульсами) [326] ПГС с инжекцией излучения на частоте резонирующей волны [329] ПГС с неустойчивым резонатором [331] Список литературы [333] Приложение: Нелинейные кристаллы для генерации гармоник и параметрической генерации света [337] Требования, предъявляемые к нелинейным кристаллам [337] Систематизация и свойства нелинейных кристаллов [337] Угловые, температурные и спектральные дисперсионные коэффициенты [342] Рекомендации по выбору нелинейных кристаллов [343] Список литературы [346] Предметный указатель [346] |
| Формат: | djvu |
| Размер: | 3133322 байт |
| Язык: | РУС |
| Рейтинг: |
207
|
| Открыть: | Ссылка (RU) |