§ 7. ГЕНЕРАЦИЯ ВТОРОЙ ГАРМОНИКИ СВЕТА С ПОМОЩЬЮ ГАЗОВЫХ ЛАЗЕРОВ
Мак-Колл и Дэвис [36] впервые наблюдали генерацию второй гармоники света с помощью непрерывного газового лазера. Несмотря на небольшую мощность газового лазера, его преимуществом является возможность получения в процессе ГВГ точных данных о квантовом выходе и значениях коэффициентов нелинейной восприимчивости; газовый лазер позволяет также исследовать случайные флуктуации частоты второй гармоники при взаимодействии фотонов с фононами кристаллической решетки.
В эксперименте Мак-Колла и Дэвиса гелий-неоновый лазер работал в видимом диапазоне 
на моде 
поэтому сечение пучка представляло собой круг красного цвета. Мощность
лазера составляла 20 мВт. Лазерный пучок фокусировали на поверхность кристалла KDP. Кристалл был установлен под углом к направлению распространения пучка, обеспечивающим оптимальный фазовый синхронизм. С целью полного поглощения красного основного пучка излучение второй гармоники пропускали через жидкостный фильтр из сульфата никеля. Пучок излучения второй гармоники регистрировали с помощью фотопластинки или фотоумножителя. Рассчитанный квантовый выход процесса ГВГ составлял 
Мощность второй гармоники достигала примерно 10-12 Вт.
Аналогичный эксперимент выполнили Ашкин, Бойд и Дзедзиц [37]. Они использовали гелий-неоновый лазер инфракрасного диапазона 
мкм). Кристалл KDP освещали как сфокусированным, так и несфокусированным лазерным пучком. Расходимость основного пучка на уровне 0,5 составляла 
градуса. В рубиновом лазере эта величина обычно составляет около 0,25°. Высокая монохроматичность, малая расходимость и модовая «чистота» пучка обеспечивают в процессе ГВГ когерентную длину, которая на несколько порядков выше, чем при использовании рубинового лазера. В работе [37] были получены следующие численные значения. Мощность второй гармоники при генерации на кристалле KDP толщиной 1,23 см составила 
мощность основного пучка 
Значение полученного коэффициента нелинейной восприимчивости примерно в 5 раз больше, чем в процессе ГВГ с помощью рубинового лазера.
Рис. 17.12. Основные пучки инфракрасного излучения (вверху) и пучки с частотами второй гармоники и комбинационными частотами, полученные в кристалле KDP, который был установлен под углом фазового синхронизма (внизу).
Рис. 17.13. Длины волн основных пучков, вторых гармоник и комбинационных пучков.
В эксперименте Качмарека и Енджейчак [38] вторая гармоника гелий-неонового лазера, работавшего на длине волны 1,15 мкм, возбуждалась в условиях фазового синхронизма в кристаллах KDP и 
которые помещались как снаружи, так и внутри оптического резонатора лазера. Максимальная мощность Не-Ne-лазера составляла 8 мВт. Лазерная трубка длиной 
содержала смесь изотопа 
и неона при общем давлении 6 мм рт. ст. Лазер генерировал излучение четырех длин волн: 11 523, 11 614, 11 767 и 11 985 А. Получены вторые гармоники на соответствующих четырех частотах, а также излучение на шести комбинационных частотах. Излучение на основных частотах, а также на частотах вторых гармоник и комбинационных частотах было зарегистрировано с помощью спектрографа и электронно-оптического преобразователя (рис. 17.12). Точные значения всех длин волн приведены на рис. 17.13. Схема эксперимента показана на рис. 17.14. Благодаря фазовому синхронизму (который обеспечивается выбором угла 
основной пучок с примерно круглым сечением возбуждает ряд гармоник с сечениями пучков в виде линий. Пучки с частотами
Рис. 17.14. Схема генерации гармоник с помощью Не — Ne-лазора.
вторых гармоник и комбинационными частотами настолько интенсивны, что видны невооруженным глазом при дневном свете. Поворот кристалла (изменение угла 
) вызывает поочередную генерацию тех линий, для которых выполняется условие фазового синхронизма.
Особенно удобны для ГВГ импульсные газовые лазеры, обычно работающие с частотой повторения импульсов от нескольких герц до нескольких килогерц.
