Физическая энциклопедия - параметрический генератор света

источник когерентного оптич. излучения, в к-ром энергия мощной световой волны фиксированной частоты преобразуется в излучение более низкой частоты. Процесс преобразования осуществляется в нелинейной среде (в среде с нелинейной поляризацией) и имеет много общего с параметрич. возбуждением колебаний радиодиапазона. Параметрич. возбуждение в радиодиапазоне происходит в колебат. контуре при модуляции его параметров, обычно ёмкости. Периодич. изменение ёмкости с частотой накачки wн приводит к возбуждению в контуре колебаний с частотой wн/2 (см. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ГЕНЕРАЦИЯ И УСИЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИИ). Аналогично могут возбуждаться и световые колебания. Однако в этом случае параметрич. явления носят волн. характер и происходят не в контуре с нелинейным конденсатором, а в нелинейной среде. Последнюю можно представить в виде цепочки колебат. контуров с ёмкостью, модулированной бегущей световой волной. Световая волна большой интенсивности частоты wн (волна накачки), распространяясь в среде с квадратичной нелинейностью, модулирует её диэлектрическую проницаемость e (см. НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА). Если электрич. поле волны накачки Eн=Eноsin(wнt-kr+jно), где k волновой вектор, jно нач. фаза; r пространств.

координата точки, то e среды также изменяется по закону бегущей волны: e=e0(1+msin(wнt-kнr+jно)). Здесь m=4pcЕно/e0 глубина модуляции диэлектрич. проницаемости, X нелинейная диэлектрич. восприимчивость, характеризующая нелинейные св-ва среды, e0 диэлектрич. проницаемость среды без накачки. В каждой точке среды, куда приходит волна накачки, возбуждаются световые колебания с частотами w1 и w2, связанные с wн соотношением: wн=w1+w2 (аналогично параметрич.

возбуждению колебаний радиочастоты в двухконтурной системе). Волна накачки отдаёт им свою энергию наиболее эффективно, если во всей области вз-ствия волн между фазами волн сохраняется соотношение: yн(r)=j1(r)+j2(r). (1) Т. к. в бегущих волнах фазы изменяются в пр-ве по закону y(r)=-kr+j0, то из (1) следует т. н. условие фазового (или волнового) синхронизма: kн=k1+k2.

(2) Соотношение (2) означает, что волн. векторы волны накачки kн и возбуждаемых волн k1 и k2 образуют треугольник, причём kн?k1+k2. Равенство соответствует распространению волн в одном направлении. При фазовом синхронизме амплитуды возбуждаемых волн по мере их распространения в глубь среды непрерывно увеличиваются: E=E0exp(((m/2)?(k1k2)-d)x), (3) где б коэфф.

затухания волны в обычной (линейной) среде, х расстояние, проходимое световой волной в среде. Параметрич. возбуждение света происходит, если поле накачки превышает порог: Ено>(d/px)?(k1k2). Условие синхронизма (2) выполняется, если показатели преломления nн, n1 и n2 среды для частот wн, w1 и w2 удовлетворяют неравенству: (nн-n1)w1+(nн-n2)w2?0. (4) В среде с норм.

дисперсией, когда n увеличивается с ростом частоты w, параметрич. генерация света неосуществима, Т. К. nн>n1 и nн>n2. Для выполнения условия синхронизма необходимо, чтобы среда обладала аномальной дисперсией полной: nн .