Генерация оптических гармоник в нелинейных кристаллах

Упражнение 3. Генерация третьей гармоники.
Третью гармонику излучения гранатового лазера с неодимом можно получить при сложении в нелинейном оптическом кристалле остаточного после ГВГ основного излучения с собственной второй гармоникой, т.е. реализовать генерацию суммарных частот (параметрическое преобразование частот вверх) вида

• 
  + 2 = 3
  

Здесь удобно применить коллинеарный синхронизм по схеме, представленной на Рис.2г. Однако отличием будет то, что лучи с частотами  и 2 выходящие из нелинейного удвоителя ортогонально поляризованы, поэтому в кристалле – генераторе третьей гармоники выгодно использовать взаимодействие типа оее либо еое в зависимости от того обыкновенной или необыкновенной волной является в этом кристалле излучение основной частоты.

В упражнении используется кристалл КДП, т.к. третья гармоника граната с неодимом (длина волны 0,355мкм) лежит уже в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне, а ниобат лития в этой области спектра непрозрачен.
Для получения генерации с частотой 3 в 20-30см после удвоителя с ниобатом лития надо установить второй рейтер с юстировочным столиком (см. Рис. 6). После него поставить светофильтр УФС-1 для устранения исходных излучений. Убрать головку ИМО-2 и вместо ее поместить экран из отбеленной бумаги, она хорошо флуоресцирует в синей области спектра под действием УФ излучения, и будет служить индикатором появления третьей гармоники.

Рис. 6. Оптическая схема для генерации третьей и четвертой гармоник. 1 – юстировочный гелий-неоновый лазер, 2 – лазер на иттрий-алюминиевом гранате с неодимом, 3 – нелинейный кристалл ниобата лития для генерации второй гармоники, 4 – нелинейный кристалл КДП для генерации третьей или четвертой гармоник. 5 – светофильтр УФС-1, 6 – экран из белой бумаги.

Кристалл КДП вырезан вдоль направления синхронизма для взаимодействия еое, угол _с = 58. Положение оптической оси обозначено на контейнере кристалла. Его необходимо закрепить на столике вдоль луча юстировочного лазера таким образом, чтобы луч основной частоты с горизонтальной поляризацией проходил в кристалле как необыкновенный, при этом луч второй гармоники в кристалле автоматически будет обыкновенным, т.к. его поляризация ортогональна поляризации основного излучения.

Настройку на синхронизм проводить поворотом кристалла в плоскости перпендикулярной направлению поляризации второй гармоники. Максимальная яркость флуоресценции бумажного экрана будет наблюдаться при точной настройке на синхронизм.