13.2. ОПТИЧЕСКИЕ И НЕЛИНЕЙНООПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БОРАТОВ

Кристаллы оптически одноосные, отрицательные. К достоинствам как нелинейно-оптического материала, можно отнести [14]:

1) большой эффективный нелинейно-оптический коэффициент ;

2) слабую температурную зависимость двупреломления, обеспечивающую высокую термостабильносгь синхронизма;

3) высокий порог лазерной прочности для 1 не импульсного излучения неодимового лазера и для для мкм. Порог лазерного разрушения поверхности составляет около

Некоторые свойства боратов приведены в табл. 13.2.

Большая разность электроотрицательностей атомов В и О в связи обеспечивает широкий диапазон прозрачности и делает эти кристаллы важнейшими материалами для применения в УФ области спектра, в частности, для получения пятой гармоники неодимового лазера [3 - 5]. Прозрачность ВВО в УФ области спектра и широкий частотный диапазон синхронизма (минимальная длина

Таблица 13.2. (см. скан) Оптические и нелинейно-оптические свойства боратов

волны, для которой возможен синхронизм, 205 нм) позволяют использовать этот кристалл для генерации четвертой и даже пятой гармоники неодимового лазера. ВВО - один из наиболее эффективных удвоителей частоты перестраиваемых лазеров на красителях и на александрите. Кристаллы ВВО принадлежат точечной группе

симметрии , следовательно, эффективные коэффициенты нелинейности для ВВО для взаимодействия типа I вычисляются как

и для взаимодействия типа II как

где - полярный и азимутальный углы в полярной системе координат, связанной кристаллографическими осями (9 отсчитывается от оси - от оси х).

В табл. 13.3 приведены угловые и температурные характеристики некоторых кристаллов - конкурентов ВВО. Из табл. 13.3 следует, что синхронизм в ВВО некритичен к изменению температуры, но у ВВО очень небольшая угловая ширина синхронизма. Малая величина требует высокой точности настройки на угол синхронизма и не позволяет эффективно использовать ВВО для удвоения излучения многомодовых лазеров и лазеров со значительным расхождением луча, в частности полупроводниковых лазеров. Недостатками можно считать то, что кристалл имеет небольшую угловую ширину синхронизма (менее 1 мрад см).

Несмотря на то, что кристаллы LBO прозрачны до 160 нм из-за малого двупреломления, минимальные длины волн, для которых в этих кристаллах возможен синхронизм, не превышают 554 нм [14]. Эффективный коэффициент нелинейности LBO несколько меньше, чем Величина в зависимости от угла синхронизма в кристалле LBO показана на рис. 13.5.

По данным [14] величины определяющие интенсивность генерации гармоник, и измеренные для ГВГ лазера ИАГ: Nd, для кристаллов и LBO соотносятся как .

Таблица 13.3. Сравнительные характеристики температурной и угловой расстройки синхронизма некоторых нелинейных кристаллов при генерации гармоник лазера на ИАГ:

Рис. 13.5. Зависимость величины кристаллов LBO от угла синхронизма для удвоення частоты неодимового лазера при взаимодействии типа нтипа

2 - ГВГ - II

Важной характеристикой является их высокая лазерная прочность: порог оптического разрушения LBO, измеренный при воздействии неодимового лазера с длительностью импульса почти в два раза выше, чем

Следует заметить, что из-за небольшого двупреломления LBO имеет относительно небольшой угол сноса луча, что наряду с некритичностью к угловому рассогласованию, позволяет использовать этот кристалл для генерации гармоник лазеров, имеющих большую расходимость луча. Преимущества ВВО - в малой температурной чувствительности показателей преломления, и этот кристалл может быть использован для суммирования частот мощных лазеров, излучение которых может приводить к нагреву нелинейного элемента. Кроме того, LBO и ВВО удобны для суммирования частот перестраиваемых лазеров, в частности лазеров на красителях.

Область прозрачности кристаллов CLBO от 180 до 2750 нм. Край поглощения сдвинут в область коротких волн по сравнению с , но длиннее, чем для .

Тензор нелинейной оптической восприимчивости представлен компонентой При удвоении частоты что в 2,2 раза больше, чем для около Это значение примерно соответствует и кристалла LBO.

Температурное рассогласование при генерации второй гармоники для мкм для кристалла CLBO в пределах составляет см, что примерно вдвое больше, чем для . Кристалл CLBO подходит для генерации четвертой и пятой гармоник излучения лазера.