Большая Советская энциклопедия - параметрические генераторы света

источники когерентного оптического излучения, основным элементом которых является нелинейный кристалл, в котором мощная световая волна фиксированной частоты параметрически возбуждает световые волны меньшей частоты. Частоты параметрически возбуждаемых волн определяются дисперсией света в кристалле. Изменение дисперсии среды, т. е. величины n, позволяет управлять частотой волн, излучаемых П. г. с.

П. г. с. предложен в 1962 С. А. Ахмановым и Р. В. Хохловым (СССР). В 1965 были созданы первые П. г. с. Джорджмейном и Миллером (США) и несколько позднее Ахмановым и Хохловым с сотрудниками. Световая волна большой интенсивности (волна накачки), распространяясь в кристалле, модулирует его диэлектрическую проницаемость (См. Диэлектрическая проницаемость) ε (см. Нелинейная оптика). Если поле волны накачки: Ен = Еноsin (ωнt— кнх + φн) (кн = ωн/υн — Волновое число, φн — начальная фаза), диэлектрическая проницаемость ε изменяется по закону бегущей волны: ε = ε0[1 +m sin (ωнt + кнх + φн], где m = 4πχЕн0/ε0 называется глубиной модуляции диэлектрической проницаемости, χ— величина, характеризующая нелинейные свойства кристалла. У входной грани (х = 0) кристалла с переменной во времени диэлектрической проницаемостью ε возбуждаются электромагнитные колебания с частотами ω1 и ω2 и фазами φ1, φ2, связанными соотношениями: ω1 +ω2 = ωн и φ1+ φ2 = φн, аналогично параметрическому возбуждению колебаний в двухконтурной системе (см. Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний). Колебания с частотами ω1, ω2 распространяются внутри кристалла в виде двух световых волн. Волна накачки отдаёт им свою энергию на всём пути их распространения, если выполняется соотношение между фазами:

φн (х) = φ1(х) + φ2(х) + π/2. (1)

Это соответствует условию фазового синхронизма:

к1 + к2 = кн. (2)

Соотношение (2) означает, что волновые векторы волны накачки кн и возбуждённых волн k1 и k2 образуют замкнутый треугольник. Из (2) следует условие для показателей преломления кристалла на частотах ωн, ω1, ω2: n (ωн) ≥ n (ω2)+ [n (ω1) — n (ω2)] ω1/ωн.

При фазовом синхронизме амплитуды возбуждаемых волн по мере их распространения в кристалле непрерывно увеличиваются:

, (3)

где δ — коэффициент затухания волны в обычной (линейной) среде. Очевидно, параметрическое возбуждение происходит, если поле накачки превышает порог: