§ 2. ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ УСИЛЕНИЕ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ ВАНГА И РЕЙСЕТТА

Ванг и Рейсетт [4] наблюдали параметрическое усиление с помощью системы, схема которой приведена на рис. 18.6. Назовем излучение Не-Ne-лазера мощностью сигнальной волной

Рис. 18.6. Схема эксперимента по параметрическому усилению света Ванга и Рейсетта [4].

— частота сигнала). Рубиновый лазер со специально подобранным кристаллом работал в режиме модуляции добротности (с помощью вращающейся призмы). Он генерировал световые импульсы мощностью и длительностью 30 не. В кристалле KDP, установленном под углом фазового синхронизма, возбуждалась вторая гармоника, которую мыс в дальнейшем будем называть волной накачки (сор — частота накачки).

С помощью призмы из кальцита сигнальная волна и волна накачки совмещались в кристалле ADP. Мощность второй гармоники в этом кристалле была равна 2 МВт. В результате нелинейного взаимодействия в кристалле ADP возбуждалась новая световая волна с разностной частотой

при длине волны Выражение (18.8) можно записать в виде

где играет роль дополнительной или холостой частоты. Легко заметить, что в векторной форме выражение (18.9) имеет вид

В рассматриваемом случае взаимодействие имеет коллинеарный характер. С помощью призмы можно разделить пучки . Согласно [4], мощности разностной и сигнальной волн равны

где

— начальная мощность сигнальной волны, — диэлектрическая проницаемость кристалла — угол фазового синхронизма. Для Расчет усиления сигнального пучка в кристалле ADP длиной 8 см с помощью выражения (18.12) дает 168%, т. е. 4,5 дБ (при Обнаружено, что в ADP направление оптимального фазового синхронизма для параметрического усиления образует угол 14 с направлением оптимального синхронизма для генерации второй гармоники. Угол был равен Однако в эксперименте усиление сигнальной волны оказалось на порядок величины меньше расчетного — всего лишь 17,6%, т. е. 0,7 дБ. Авторы объясняют это расхождение между расчетом и экспериментом несовершенством юстировки пучков в кристалле а также потерями на поверхностях кристалла.