8.2.3. Параметрическое четырехфотонное взаимодействие

Описанные выше параметрические процессы представляют трехфотонное взаимодействие обеспечиваемое нелинейной восприимчивостью низшего, т. е. второго, порядка. Наряду с этим возможны параметрические эффекты более высоких порядков. Так, например, восприимчивости, обеспечивающие генерацию третьей гармоники лежат в основе четырехфотонного параметрического взаимодействия, при котором два фотона исчезают, а два других фотона

Рис. 8.6. Согласование фаз при параметрическом четырехфотонном взаимодействии. а — коллинеарное взаимодействие

достигается лишь при аномальной дисперсии); б — неколлинеарное взаимодействие

рождаются или, в частном случае, Наиболее эффективно этот процесс протекает также при выполнении соответствующего условия фазового синхронизма (рис. 8.6). Параметрическое четырехфотонное взаимодействие может при достаточно высокой интенсивности излучения лазера вызвать каскадообразный процесс: лазерное излучение образует интенсивные волны с частотами которые в свою очередь рождают параметрические эффекты и т. д. Таким образом могут генерироваться так называемые «белые» пикосекундные импульсы, т. е. импульсы с очень широким спектром частот (так называемый пикосекундный континуум). Первые эксперименты в пикосекундной области были проведены Альфано и Шапиро [8.18]. Они фокусировали излучение лазера на стекле с неодимом с синхронизацией мод на стеклянный образец. При интенсивностях около например, импульс неодимового лазера возбуждает в воде (длина кюветы несколько сантиметров) спектральный континуум, лежащий в пределах от ультрафиолетовой до ближней инфракрасной области спектра. При этом

преобразуется около мощности лазера и коэффициент преобразования, отнесенный к волновому числу, составляет несколько единиц см (см. [8.19] и [8.20], а также цитированную там литературу, см. также рис. 8.7).

Рис. 8.7. Распределение энергии по спектру пикосекундного континуума в (Возбуждение лазером на стекле с неодимом импульсами длительностью интенсивность Расходимость континуума составляет около Юмрад.

Этот метод позволяет также генерировать «белые» импульсы фемтосекундной длительности с широким спектром. Для этого импульсы от лазера на красителе с пассивной синхронизацией мод или синхронной накачкой длительностью усиливаются до гигаваттной мощности и фокусируются на соответствующий образец. Форк, Шенк, Иен и Хирлимен (см. [19]) использовали в качестве образца струю этиленгликоля толщиной всего 0,1 мм. Спектр полученных таким образом «белых» импульсов простирался от 0,19 до 1,6 мкм.

«Белые» световые импульсы с успехом применяются в качестве пробных импульсов в лазерной спектроскопии (см. разд. 9.2).