Оптический преобразователь частоты излучения

 

О П И С А Н И Е (»)498679

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид ву— (22) Заявлено 03.10.72 (21) 1834888/26-25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.01.76. Бюллетень ¹ 1 (45) Дата опубликования описания 2б.05.7б (51) М.Кл. Н 01 S 3, 10

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений (53) УДК 621.375.8 (088.8) н открытий (72) Авторы изобретения Ю. Э. Камач, Е. H. Козловский, Ю. В. Любавский, В. М. Овчинников и А. Г. Хаткевич (71) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЧАСТОТЫ ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к квантовой радиотехнике и может быть использовало при изготовлении генераторов оптических гармоник и параметрических генераторов света.

Известен оптический преобразователь частоты излучения, выполненный в виде .призмы с входной и выходной гранями, а также с гранями полного внутреннего отражения. В этой призме угол наклона грани полного внутреннего отражения выполнен без учета разности углов падения и отражения фазовой нормали необыкновенной волны, в силу чего обыкновенный и необыкновенный лучи, отраженные от этой грани, имеют различные на правления, что IIe позволяет обеспечить большую длину их взаимодействия, например, при генерации оптических гармоник.

Указанный недостаток устранен в предложенном преобразователе частоты излучения, выполненном в виде призмы, у которой угол между одной из диэлектрических осей анизотропного вещества преобразователя и гранью полного внутреннего отражения выбран таким образом, чтобы одновременно обеспечить выполнение условий векторного сицхронизма и совмещение ортогонально поляризованных лучей преобразуемого излучения, отраженного гранью полного внутреннего отражения. При этом угол наклона этой грани к входной грани преобразователя выполнен равным совмещенному углу отражения лучей преобразуемого излучения. Призма может быть выполнена из кристаллов как с отрицательным, так и с положительным,двулучепреломлением.

Конструкция преобразователя, используемого при генерации вторых гармоник в одноосном кристалле с отрицательным двулучепреломлением, поясняегся чертежом.

Оптический преобразователь частоты излучения выполнен в виде призмы с входной гранью 1, гранью 2 полного внутреннего отражения; выходной гранью 8 и гранью 4 полного внутреннего отражения.

На чертеже использованы общепринятые — > обозначения; SI — единичный вектор, совпадающий с направлением распространения пре— > > образуемого излучения; 5;" и S — лучевые векторы соответственно обыкновенной и необыкновенной волн преобразуемого излучения при его распространении в ацизотроппой сре— О. де после грани 1; 5, 0и S," — векторы тех же

25 с лучеи после их отражения от грани 2; S, Ъ > > вектор луча второй гармоники; S S S, векторы тех же лучей после их отражения от грани 4 и после прохождения грани 8. Ось

З0 Z — оптическая ось кристалла; 0 — угол меж498679 — > — -> е — gN Nе — >

- - и иче = 2N Ь", ": - 0 — > ч! и 0

n0 f., !. 0 зо

35 о,!5

55 и - N0„14N0 — (и +- и )-) cos - 0 ду осью 2 !I лучом S,,0; а — угол полного внутре||него отражеш-:я; и — нормаль к входной грани; и,, и," — единичные векторы фазовых нормалей отраженны обыкновенной и необыкновенных волн преобразуемого излучения; — > !!!" и N — аналогичные Векторъ| для Ооъ|кновенной н необыкнове|!Исй волн второй гармоН И К И.

Устройство работает следующим образом. — >

Неполяризовапное излучение S, после грани

1 распадается на ортогона IbHQ поляризованные лучи S, и S;, расходящиеся в анизотропной среде в силу двулучепреломления.

Угол а (рав|ный углу между гранями 1 и

2) и угол 0 между оптической осью Z и обыкновеиным лучом S "выбраны таким образом, чтобь; после отражения от грани 2 из-за различия умов отражения обыкновенного и необыкеиовенного луче|! Они распространялись в од| .о.,l направлении "и одновременно выполня1 . |нсь условия вектО!э!!ОГО c;IIIxpoHH3313, кОтОрые для оптически рд!!Оос!!ых отрицательных и положительных коисталлoB имеют соответственно вид: где Л 0 и n0 — обыкновенный показатель преломления кристалла на длине волны преобразованного и преобразуемого излучения соот-> ветственно; и, — необыкновенный показатель преломления кристалла на длине волны пре— >

Образ3емогo излучения в направлении n"

1 ! х1, — необыкновенный показатель преломления кристалла на длине волны преобразованИОГО изл3 чения В направлен|1:1 ч

При генерации второй гармоники углы О и 0 + для оптически одноосных отрицательных и положитсль! ых кристаллов соответственно находятся из выражений: (и + n,), Л!2 (и — n ) ) (n; + е)(n0 ие) 4 !+ О(е -"е I (ио + nå )" 4 ",)

cos"-H

+ (и= — и- )) (n — n,) (2и, — и,) — 4N -"!

5 !

О

15, 0О

25 где N — главный показатель преломления кристалла для необыкновенной волны второй гармонистки.

Вследствие со!вмещения направлений век>е торов лучей S и S,, т. е. направлений распространения энергий соответствующих волн преобразуемого излучения, в предложенном преобразователе достигается резкое увеличение длины взаимодействия, что в сочетании с одновременным выполнением условий векторного синхронизма приводит к существенному повышению эффективности преобразования.

После отражения от грани 4 преобразуемое и преооразованное излучения выводятся через грань 8 призмы. Так как для преобразуеяого излучения суммарное действие призмы эквивалентно действию плоскопараллельной пластинки, -.î !!аправления распростра|нения преобразуемого излучения на входе и выходе преобразователя совпадают. В то же самое время из-за дисперсии показателей преломления кристалла на правлен не вектора луча соответствующей волны преобразованного излучения не совпадает с направлением вектора

> лучей S," и S, ортогонально поляризованных волн преобразуемого излучения.

После отражения излучения от грани 4 призмы и преломления на грани 3 угол между направлениями указанных векторов е!це больше возрастает, т. е. достигается пространственное разделение преобразуемого и преобразованного излучения без использования дополнительных дисперсионных элементов илп селектнвных светоделителей (для уменьшения потерь на отражение при выводе преобразованного излучения на грани 3 призмы может быть выполнена технологическая фаска), Наибольшей эффективности преобразования можно достичь установкой преобразователя внутри замкнутого (для преобразуемого излучения) резонатора ОКГ.

Формула изобретения

Оптический преобразователь частоты излучения в виде призмы с входной гранью и гранью полного внутреннего отражения, выполненной из анизотропного вещества, отличаюи !!йся тем, что, с целью увеличения длины взаимодейсч|вия ортогонально поляризованных волн преобразуемого излучения при векторном синхронизме, угол между входной гранью и гранью полного внутреннего отражения равен совмещенному углу отражения от последней лучей ортогонально поляризованных волн.

4986 9

Составитель И. Старосельская

Техред Т. Курилко Корректор И. Симкина

Редактор Т. Орловская

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 493, 732 Изд. № 188 Тираж 977 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5