Исследование генерации второй гармоники лазерного излучения. Исследование прохождений лазерного излучения через световод. Исследование внутренней модуляции газоразрядого лазера. Исследование электрооптического модулятора, страница 3

Как видно из (1.1), поляризуемость среды  второй гармоникой сильно – квадратично зависит от Е. Это означает, что эффективность ее генерации тем выше, чем больше напряженность электрического поля падающей волны, т.е. чем больше плотность исходного лазерного излучения. Увеличение эффективности генерации второй гармоники при неизменном уровне мощности накачки лазера может быть достигнуто при переходе от непрерывного к импульсному режиму. Наилучшие результаты достигаются в режиме модулированной добротности резонатора, который характеризуется высокой импульсной мощностью лазерного излучения.

Среда, в которой происходит преобразование основной гармоники во вторую, принципиально может размещаться внутри или вне основного резонатора лазера. Внутрирезонаторное преобразование гармоник более эффективно, т.к. плотность когерентной мощности, циркулирующей внутри оптического резонатора и воздействующей на нелинейную среду, во много раз выше, чем в выходном излучении лазера. В этом случае генерация второй гармоники имеет высокий КПД преобразования h_II, достигающий при оптимальном согласовании десятков процентов.

При расположении нелинейно-оптического кристалла вне резонатора реализуется однопроходное преобразование, а в лазерном пучке за кристаллом присутствуют одновременно и первая  и вторая гармоники. Для повышения эффективности внерезонаторного преобразования применяют фокусировку лазерного пучка. Чтобы не увеличивалась расходимость преобразованного пучка, используют две софокусно расположенные одинаковые линзы, между которыми устанавливают нелинейный кристалл.

  Описание лабораторной установки. Лабораторная установка построена на базе серийного лазера на иттриево-алюминиевом гранате (ИАГ) (рис. 6.1). Лазер состоит из излучателя и стойки питания. Накачка активного вещества лазера – кристалла ИАГ производится с помощью дуговой капиллярной лампы непрерывного режима, наполненной криптоном. Кристалл ИАГ расположен соосно с основным резонатором лазера, образованным зеркалами З₁ и З₂. Кристалл и лампа накачки охлаждаются дистиллированной водой. Режим модулированной добротности лазера обеспечивается с помощью акустооптического модулятора (АОМ), включение и выключение которого производится генератором управляющих импульсов с перестраиваемой частотой следования.

Рис. 1.2. Структурная схема лабораторной установки

В работе применен метод внутрирезонаторной генерации второй гармоники. Преобразователь гармоник –кристалл иодата лития  установлен на юстируемой подставке во вспомогательном резонаторе З₂ – З₃, соосном с основным резонатором З₂ – З₁. Для обеспечения эффективной генерации второй гармоники коэффициенты пропускания зеркал должны быть подобраны таким образом, чтобы колебания первой гармоники усиливались в основном резонаторе, а второй во вспомогательном. Зеркало 3₁ - "глухое" зеркало, практически полностью отражает излучение с l_I = 1060 нм. Зеркало З₃ полностью прозрачно для l_I и полностью отражает излучение второй гармоники. Зеркало З₂ непрозрачно для l_I и частично прозрачно для излучения c l_II = 530 нм. Оно обеспечивает выход полезного пучка излучения второй гармоники.

На лицевую панель блока питания и контроля выведены ручка регулировки разрядного тока I лампы накачки и контрольный амперметр. Кроме того, на панели имеется многофункциональный прибор, управляемый расположенными под ним кнопками и позволяющий контролировать частоту F следования управляющих импульсов, выходную мощность ВЧ-генератора и степень согласования ВЧ-генератора с колебательным контуром АОМ. На переднюю панель выведен также стрелочный измерительный прибор ИП_I, соединенный с фотоприемником ФП_I, контролирующим среднюю мощность P_I излучения первой гармоники с l_I = 1060 нм, выходящей через "глухое" зеркало 3₁. Чувствительность фотоприемного устройства первой гармоники К_I = 10 мкА / Вт.