Диссертация (1097499), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Êàê âèäíî, óñëîâèå ôàçîâîãî ñèíõðî1350,501,78∆k (-1)0,250,00-0,251,8231 · ·-0,50-0,75-1,001,51,61,71,8λ(, j=100, j=501,9 / 2 / 22,02,1)Ðèñ. 3.8. Òèïè÷íûå çàâèñèìîñòè ðàññòðîéêè âîëíîâûõ âåêòîðîâ ∆k îò äëèíû âîëíûíàêà÷êè λ äëÿ ïðîöåññà ãåíåðàöèè Òà â ooe-e ãåîìåòðèè èç îáú¼ìà ïëåíîê ÏÊ ñ ñèëüíûìäâóëó÷åïðåëîìëåíèåì ôîðìû [144].íèçìà (3.14) äåéñòâèòåëüíî âûïîëíÿåòñÿ ïðè îïðåäåë¼ííûõ äëèíàõ âîëííàêà÷êè λ [144].Îòìåòèì, ÷òî âäàëè îò ñèíõðîíèçìà äëèíà ïîãëîùåíèÿ íà ÷àñòîòå ÒÃα3−1 ∼ 1 ìêì áîëüøå äëèí êîãåðåíòíîñòè äëÿ âñåõ ãåîìåòðèé âçàèìîäåéñòâèÿ lcoh = π/∆k ∼ 0, 05 − 0, 1 ìêì, íî ãîðàçäî ìåíüøå òîëùèíû ïëåíêèÏÊ d ∼ 10 ìêì. Ïðè òàêèõ óñëîâèÿõ ìîæíî ïðåíåáðå÷ü ÷ëåíàìè ñ ïîãëîùåíèåì è (3.13) ïðèìåò âèä [145]:¯µoo¯(3)(3) exp(i(3k1 − k3 )d)IT H, k (ψ) ∝ ¯¯ sin4 ψ (χ1111 + 3χ1122 )+3k1o − k3o¶eoo32(3) (3) exp(i(2k1 + k1 − k3 )d)+ sin 2ψ χ1133exp(ik3o d) +eoo22k1 + k1 − k3µee(3) exp(i(3k1 − k3 )d)4++ 2 cos ψ χ33333k1e − k3e¯2¶oee¯3(3) exp(i(2k1 + k1 − k3 )d)2e ¯sin 2ψ χ3311exp(ik+d)3 ¯ .22k1o + k1e − k3e136(3.15)Àíàëîãè÷íî, äëÿ çàâèñèìîñòè IT H, ⊥ (ψ) ïîëó÷àåì:¯ µoo¯(3) exp(i(3k1 − k3 )d)(3)22¯IT H, ⊥ (ψ) ∝ sin 2ψ ¯− sin ψ (χ1111 + 3χ1122 )+3k1o − k3o¶eoo2 (3) (3) exp(i(2k1 + k1 − k3 )d)+ 6 cos ψ χ1133exp(ik3o d) +eoo2k1 + k1 − k3µee(3) exp(i(3k1 − k3 )d)+ 2 cos2 ψ χ3333+(3.16)3k1e − k3e¯2¶oee¯exp(i(2k+k−k)d)(3)113e ¯+ 6 sin2 ψ χ3311exp(ikd)3¯ .2k1o + k1e − k3eÄëÿ ñëó÷àÿ òî÷íîãî ôàçîâîãî ñèíõðîíèçìà ïðè íàëè÷èè ñèëüíîãî ïîãëîùåíèÿ íà ÷àñòîòå Òà èíòåíñèâíîñòü Òà IT H çàâèñèò îò òîëùèíû d êàê [146]:µIT H ∝ Ip31 − exp(−α(λ)d/2)α(λ)/2¶2.(3.17)Çäåñü Ip - èíòåíñèâíîñòè Òà è íàêà÷êè ñîîòâåòñòâåííî, à α(λ) - êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ íà äëèíå âîëíû ÒÃ.Çàìåòèì, ÷òî îòíîøåíèå IT H, k (ψ = π/2)/IT H, k (ψ = 0) èìååò âèä:¯¯IT H, k (ψ = π/2) ¯¯ χ1111 + 3χ1122 3k1e − k3e ¯¯2=¯,IT H, k (ψ = 0)2χ33333k1o − k3o ¯(3.18)÷òî îêàæåòñÿ âàæíûì äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñîîòíîøåíèé êîìïîíåíò òåíçîðà(3)χef f .3.2.2.
Ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâàíèå ãåíåðàöèèòðåòüåé ãàðìîíèêè â îáú¼ìå ïîðèñòîãî êðåìíèÿ ýêñïåðèìåíòàõ ïî ñèíõðîííîé ÃÒà â îáúåìå ÏÊ èñïîëüçîâàëèñü ïë¼íêè ìåçîïîðèñòîãî êðåìíèÿ (îáðàçöû  è Ñ), îáëàäàþùèå áîëüøîé âåëè÷èíîé äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ, äîñòàòî÷íîé äëÿ äîñòèæåíèÿ ñèíõðîííîãî ðåæèìà ãåíåðàöèè (ñì. òàáë. 3.1), à òàêæå îáðàçåö À ñ îïòè÷åñêîé àíèçîòðîïèåé,çàâåäîìî íåäîñòàòî÷íîé äëÿ âûïîëíåíèÿ óñëîâèé ôàçîâîãî ñîãëàñîâàíèÿ.Âñå èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü íà ïåðåñòðàèâàåìîé ïî äëèíå âîëíû íàíîñåêóíäíîé óñòàíîâêå íà áàçå çàäàþùåãî ãåíåðàòîðà íà êðèñòàëëå YAG:Nd è137Òàáëèöà 3.1.
Ðåæèìû èçãîòîâëåíèÿ è ïàðàìåòðû îáðàçöîâ äâóëó÷åïðåëîìëÿþùåãî ÏÊ,èñïîëüçîâàííûõ â ýêñïåðèìåíòàõ ïî ðåãèñòðàöèè ôàçîâîãî ñîãëàñîâàíèÿ ïðè ãåíåðàöèèÒÃ.Îáîçíà-ÓäåëüíîåÏëîòíîñòü÷åíèåñîïðîòèâëåíèåòîêàäâóëó÷åïðåëîìëåíèÿïîäëîæêèòðàâëåíèÿíà äëèíå âîëíû 2 ìêìÀ3 ìÎì·ñì25 ìÀ/ñì222 ìêì43 %0,066Â3 ìÎì·ñì100 ìÀ/ñì218 ìêì64 %0,139Ñ1 ìÎì·ñì50 ìÀ/ñì20 ìêì62 %0,1552ÒîëùèíàÏîðèñòîñòüÂåëè÷èíàïàðàìåòðè÷åñêîãî ãåíåðàòîðà ñâåòà (ÏÃÑ), íàêà÷èâàåìîãî Òà èçëó÷åíèÿóêàçàííîãî ëàçåðà (0,355 ìêì) ñ äëèíîé âîëíû, ïåðåñòðàèâàåìîé â äèàïàçîíå 1 - 2 ìêì [144].Ñîãëàñíî ñäåëàííîìó â ïðåäûäóùåì ðàçäåëå àíàëèçó âîçìîæíîñòè ñèíõðîííîé ãåíåðàöèè Òà â ïë¼íêàõ ÏÊ ìû, â ïåðâóþ î÷åðåäü, èññëåäîâàëèýòîò ïðîöåññ â ãåîìåòðèè ooe-e. Äëÿ ýòîãî îïòè÷åñêàÿ îñü â èññëåäóåìûõ îáðàçöàõ, ñîîòâåòñòâóþùàÿ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîìó íàïðàâëåíèþ [001], óñòàíàâëèâàëàñü ïîä óãëîì ψ = 55◦ ïî îòíîøåíèþ ê íàïðàâëåíèþ ïîëÿðèçàöèèëó÷à íàêà÷êè ïðè åãî íîðìàëüíîì ïàäåíèè íà ïëîñêîñòü ïëåíêè, ïðèçìàÃëàíà ïðè ýòîì ïðîïóñêàëà ñîñòàâëÿþùóþ, ñîíàïðàâëåííóþ ñ îïòè÷åñêîéîñüþ è ñîîòâåòñòâóþùóþ íåîáûêíîâåííîé âîëíå (âñòàâêà ê ðèñ.
3.9à). Òàêèå óñëîâèÿ ÿâëÿþòñÿ îïòèìàëüíûìè äëÿ ãåíåðàöèè Òà â ãåîìåòðèè ooe-e,ïîñêîëüêó ìàêñèìóì ñèãíàëà ïðè ñèíõðîííîé Òà áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ ýêñòðåìóìîì ôóíêöèè cos ψ sin2 ψ , ñîîòâåòñòâóþùåé ïðîèçâåäåíèþ äâóõ ïðîåêöèé ïîëÿðèçàöèè âîëíû íàêà÷êè íà íàïðàâëåíèå ïîëÿðèçàöèè îáûêíîâåííîé âîëíû è îäíîé ïðîåêöèè íà íà íàïðàâëåíèå ïîëÿðèçàöèè íåîáûêíîâåííîé âîëíû.Íà ðèñ. 3.9, à-â ïîêàçàíû çàâèñèìîñòè âåëè÷èíû ñèãíàëà ÒÃ, ãåíåðèðóåìîé â îáú¼ìå èññëåäîâàâøèõñÿ ïë¼íîê ÏÊ îò äëèíû âîëíû íàêà÷êè. Âñåïðåäñòàâëåííûå çàâèñèìîñòè áûëè ñêîððåêòèðîâàíû íà ýêñïåðèìåíòàëüíîèçìåðåííûé ñïåêòð ôóíêöèè îòêëèêà îïòè÷åñêîé ñèñòåìû ïîñëå ÏÃÑ è èíòåíñèâíîñòè èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè (õîëîñòîé âîëíû íà âûõîäå ÏÃÑ) â òðåòüåé13810eAEpump[001]eψ= 55°opor-Si110ooe-eooo-oeee-e(..)100a11001011.01.21.41.61.82.0()Ðèñ. 3.9.
Çàâèñèìîñòè èíòåíñèâíîñòè òðåòüåé ãàðìîíèêè îò äëèíû âîëíû íàêà÷êè äëÿïëåíîê ïîðèñòîãî êðåìíèÿ òèïîâ À (à ),  (á ) è Ñ (â ). Ïðåäñòàâëåíû ãðàôèêè äëÿãåîìåòðèè ooe-e, à íà ðèñ. á òàêæå äëÿ ãåîìåòðèé ooo-o è eee-e. Íà âðåçêå ê ðèñ. àèçîáðàæåíà ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ îáðàçöà â ýêñïåðèìåíòå ïî ãåíåðàöèè Òà â ãåîìåòðèèooe-e, áóêâîé A îáîçíà÷åíà ïðèçìà Ãëàíà, èñïîëüçîâàâøàÿñÿ â êà÷åñòâå àíàëèçàòîðà[144].139ñòåïåíè îò äëèíû âîëíû.  çàâèñèìîñòè îò èíòåíñèâíîñòè ðåãèñòðèðóåìîãî ñèãíàëà øèðèíû ñïåêòðàëüíûõ äèàïàçîíîâ, äëÿ êîòîðûõ îòðàæåíûýêñïåðèìåíòàëüíî èçìåðåííûå òî÷êè íà ðèñóíêå 3.9, à-â, âûáèðàëèñü äëÿêàæäîãî ãðàôèêà òàê, ÷òî ãðàíè÷íûå òî÷êè íà êàæäîé çàâèñèìîñòè ñîîòâåòñòâîâàëè òîé äëèíå âîëíû, äëÿ êîòîðîé ñîîòíîøåíèå ñèãíàë/øóì áûëîïðèáëèçèòåëüíî ðàâíî åäèíèöå.
Ïåðåõîä ê áåçðàçìåðíûì åäèíèöàì íà âñåõãðàôèêàõ îñóùåñòâëÿëñÿ íîðìèðîâêîé íà èíòåíñèâíîñòü ïðè äëèíå âîëíûíàêà÷êè 1,2 ìêì â ãåîìåòðèè ooe − e.Íà ðèñ. 3.9, à ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü ñèãíàëà Òà â ãåîìåòðèè ooe-e äëÿïë¼íêè ÏÊ, íå îáëàäàþùåé äîñòàòî÷íîé âåëè÷èíîé äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ.Íàáëþäàåòñÿ îòíîñèòåëüíî ðàâíîìåðíûé ðîñò èíòåíñèâíîñòè Òà ñ äëèíîéâîëíû áåç ñèëüíî âûðàæåííûõ ýêñòðåìóìîâ, ÷òî ìîæíî îáúÿñíèòü îòñóòñòâèåì ôàçîâîãî ñîãëàñîâàíèÿ èç-çà ìàëîé âåëè÷èíû äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿâ îáðàçöå. Ðîñò ñèãíàëà ÒÃ, ïðèñóùèé è äðóãèì çàâèñèìîñòÿì (ðèñ. 3.9á,3.9â), ñâÿçàí, ïî âñåé âèäèìîñòè, ñ óìåíüøåíèåì ïîãëîùåíèÿ äëÿ òðåòüåéãàðìîíèêè ñ óâåëè÷åíèåì äëèíû âîëíû.
Íåçíà÷èòåëüíûå ïî àìïëèòóäå ýêñòðåìóìû íà âñåõ ïðåäñòàâëåííûõ íà ðèñ. 3.9 ãðàôèêàõ ìîæåò áûòü îáóñëîâëåíî êàê ñëàáîé äèñïåðñèåé íåëèíåéíîé âîñïðèèì÷èâîñòè, òàê è îøèáêàìèýêñïåðèìåíòà. çàâèñèìîñòÿõ, ïîëó÷åííûõ äëÿ ïë¼íîê ñ áîëüøåé âåëè÷èíîé äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ (ðèñ. 3.9á, 3.9â), âèäíû ÿðêî âûðàæåííûå ìàêñèìóìû ïðè1,95 ìêì äëÿ îáðàçöà Ñ è ïðè 1,635 ìêì äëÿ îáðàçöà Â.  ïåðâîì ñëó÷àåèíòåíñèâíîñòü ñèãíàëà â ìàêñèìóìå ïðåâûøàåò óðîâåíü ñèãíàëà Òà ïðè1,2 ìêì ïðèìåðíî â 500 ðàç, âî âòîðîì - ïî÷òè â 70.
Íàëè÷èå äàííûõ ìàêñèìóìîâ â ïðåäñòàâëåííûõ çàâèñèìîñòÿõ ìîæíî îáúÿñíèòü âûïîëíåíèåìóñëîâèé ôàçîâîãî ñîãëàñîâàíèÿ. Ïîëó÷åííûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå çíà÷åíèÿäëèí âîëí, ïðè êîòîðûõ ðåàëèçóþòñÿ ýêñòðåìóìû ñèãíàëà ÒÃ, äëÿ îáîèõîáðàçöîâ áëèçêè ê òåì, êîòîðûå áûëè ïîëó÷åíû íà îñíîâàíèè ðàñ÷¼òîâóñëîâèé ôàçîâîãî ñîãëàñîâàíèÿ èçëîæåííîãî â ðàçäåëå 3.2.1. (ñì. ðèñ. 3.8,λ = 1,82 ìêì è λ = 1,78 ìêì äëÿ îáðàçöîâ C è  ñîîòâåòñòâåííî). Äëÿ âñåõ140îáðàçöîâ áûëè òàêæå èçìåðåíû çàâèñèìîñòè èíòåíñèâíîñòè Òà îò äëèíûâîëíû íàêà÷êè â èíûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ãåîìåòðèÿõ, ïðîÿâëåíèé êàêèõëèáî äðóãèõ òèïîâ ôàçîâîãî ñèíõðîíèçìà íå áûëî çàðåãèñòðèðîâàíî (ñì.ðèñ. 3.9, á, íà êîòîðîì çàâèñèìîñòè ñèãíàëà Òà îò äëèíû âîëíû íàêà÷êèâ ãåîìåòðèÿõ îîî-î è ååå-å íå îáëàäàþò ÿðêî âûðàæåííûìè ýêñòðåìóìàìè).
Ñëåäóåò, îäíàêî, çàìåòèòü, ÷òî äëÿ îáîèõ îáðàçöîâ, â êîòîðûõ áûëàðåàëèçîâàíà ñèíõðîííàÿ ãåíåðàöèÿ ÒÃ, íàäî ó÷èòûâàòü, ïîìèìî âêëàäàôàçîâîãî ñîãëàñîâàíèÿ â óâåëè÷åíèå ÒÃ, óìåíüøåíèå ïîãëîùåíèÿ íà ÷àñòîòå Òà ñ ðîñòîì äëèíû âîëíû. Êàê ìîæíî âèäåòü èç ðèñ. 3.9á, ñèãíàëÒà ïðè ãåîìåòðèÿõ â îîî-î è ååå-å âáëèçè λ = 1,635 ìêì âñåãî ëèøü â 5-7ðàç ìåíüøå ïî èíòåíñèâíîñòè, ÷åì ïðè ãåíåðàöèè â ãåîìåòðèè ooe-e.
Òåìíå ìåíåå, ôàêòîð ðîñòà ñèãíàëà Òà çà ñ÷åò ñèíõðîíèçìà ÿâëÿåòñÿ ÿðêîâûðàæåííûì.Áûëà òàêæå èçó÷åíà çàâèñèìîñòü ñèãíàëà Òà (ãåîìåòðèÿ ooe-e ) äëÿ ïëåíîê ÏÊ ñ ñèëüíûì äâóëó÷åïðåëîìëåíèåì îò äëèíû âçàèìîäåéñòâèÿ (ðèñ.3.10). Äëÿ ýòîãî áûëè èçãîòîâëåíû øåñòü ïëåíîê ÏÊ òèïà B ðàçëè÷íîé òîëùèíû: 10, 12, 20, 44, 60 è 80 ìêì.  ñèëó îäíèõ è òåõ æå óñëîâèé òðàâëåíèÿâñå ïîëó÷åííûå ïëåíêè îáëàäàëè îäíîé è òîé æå âåëè÷èíîé äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ ∆n = 0,140 ± 0,005 ïðè λ = 2 ìêì; âåëè÷èíà ∆n êîíòðîëèðîâàëàñü ïî ñïåêòðàì ïðîïóñêàíèÿ íà ÈÊ Ôóðüå-ñïåêòðîìåòðå. Ìû èññëåäîâàëè ïðîöåññ ñèíõðîííîé ãåíåðàöèè Òà â ãåîìåòðèè ooe-e â äàííûõ îáðàçöàõïóòåì íàõîæäåíèÿ ìàêñèìóìîâ ñèãíàëà ïðè îäíèõ è òåõ æå óñëîâèÿõ ôîêóñèðîâêè èçëó÷åíèÿ íàêà÷êè, ÷òî áûëî îáåñïå÷åíî ïðèìåíåíèåì äëèííîôîêóñíîé ëèíçû.
 ïðîâåä¼ííîì ýêñïåðèìåíòå èç-çà ìàëûõ ðàçëè÷èé â âåëè÷èíå îïòè÷åñêîé àíèçîòðîïèè îò îáðàçöà ê îáðàçöó ìàêñèìóìû ñèãíàëàÒà äëÿ èññëåäîâàâøèõñÿ ïëåíîê ÏÊ íàáëþäàëèñü ïðè ðàçëè÷íûõ äëèíàõâîëí λT H = 0,52..0,59 ìêì. Çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ áûëè ðàññ÷èòàíû äëÿ íåîáûêíîâåííîé âîëíû ïî ñïåêòðó ïðîïóñêàíèÿ. Íà ðèñ. 3.10èì ñîîòâåòñòâóþò ðàçëè÷íûå ïðåäñòàâëåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ òî÷åê.
Âóêàçàííîì ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå ïðîèñõîäèò ñóùåñòâåííîå óìåíüøåíèå141(..)1010.1λTH,0,520,540,550,570,59110100()Ðèñ. 3.10. Çàâèñèìîñòü ñèíàëà Òà îò òîëùèíû ïë¼íêè ÏÊ â ñëó÷àå ñèíõðîííîé ãåíåðàöèè â ãåîìåòðèè ooe-e â îáú¼ìå äëÿ îáðàçöîâ òèïà B. Äëÿ êàæäîé äëèíû âîëíû ÒÃ, íàêîòîðîé ðåãèñòðèðîâàëñÿ ñèãíàë â êàêîì-ëèáî èç îáðàçöîâ, ïðåäñòàâëåíà ñîîòâåòñòâóþùàÿ ðàñ÷¼òíàÿ êðèâàÿ ñ ó÷åòîì ïîãëîùåíèÿ íà ÷àñòîòå Òà [144].ïîãëîùåíèÿ ñ óâåëè÷åíèåì äëèíû âîëíû, ïîýòîìó äëÿ àíàëèçà ïîëó÷åííûõðåçóëüòàòîâ ó÷¼ò ïîãëîùåíèÿ îáÿçàòåëåí, à ôîðìóëû (3.15, 3.16) íåïðèìåíèìû. Íà ðèñ.
3.10 äëÿ êàæäîé äëèíû âîëíû, íà êîòîðîé ðåãèñòðèðîâàëàñüÒÃ, ïðîâåäåíà êðèâàÿ çàâèñèìîñòè ñèãíàëà ñèíõðîííîé Òà îò òîëùèíûïëåíêè (ñì. ôîðìóëó (3.17)) Êàê âèäíî èç ðèñ. 3.10, ýêñïåðèìåíòàëüíûåçíà÷åíèÿ èíòåíñèâíîñòè Òà äëÿ ïë¼íîê ÏÊ ðàçëè÷íîé òîëùèíû õîðîøîñîãëàñóþòñÿ ñ ðàñ÷¼òíûìè êðèâûìè äëÿ ñèíõðîííîé Òà â óñëîâèÿõ ïîãëîùåíèÿ ïðè ðàçëè÷íûõ äëèíàõ âîëí íàêà÷êè.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
