"LID-FC" — Направления фазового синхронизма в двухосных кристаллах

      В 1967 (M.V.Hobden, J.App.Phys., 38, 4365 (1967)) разработана классификация типов синхронизма при генерации второй гармоники в двухосных кристаллах. Сравнительный анализ двухосных нелинейных кристаллов, выполненный с помощью пакета программ "LID-FC", показывает, что предложенная диаграмма (рис. 1) не является полной. Кроме этого существуют еще две возможные конфигурации направлений фазового синхронизма. Фазовый синхронизм второго типа может быть направлен вдоль оси Х. Полная диаграмма имеет следующий вид (см. рис. 2).


Рис. 1       Рис. 2
Рис. 1                                                                   Рис. 2

      Что дает полная классификация? Все кристаллы можно классифицировать по этой диаграмме и определить длины волн лазерного излучения, на которых происходит переход от одного распределения направлений фазового синхронизма к другому. На этих длинах волн фазовый синхронизм направлен вдоль одной из осей кристалла и имеет максимальную угловую ширину синхронизма в обеих плоскостях (некритичный по обоим углам синхронизм).
      Характер переходов по диаграмме позволяет определить диапазон длин волн, на которых имеет место некритичное по длине волны взаимодействие. В этом диапазоне возможно преобразование частоты перестраиваемых по длине волны лазеров без угловой подстройки кристалла при изменении длины волны излучения, и преобразование частоты фемтосекундных импульсов.

      Более подробно:
          – Proceedings of SPIE, v.3733, p.228-236
          – Квантовая электроника, 2000, т.30, N5, с.377-386

      В качестве примера в таблице приведены длины волн, на которых происходит переход по диаграмме направлений фазового синхронизма для трех кристаллов точечной группы mm2 - KTP, CTA и KTA. Для этих кристаллов наибольшее значение коэффициента эффективной нелинейности имеет место для второго типа взаимодействия – sff (во всех главных плоскостях кристалла).
      Для кристалла KTP генерация второй гармоники при sff возможна в диапазоне от 993,9 нм до 3105,5 нм. На длинах волн 993,9 нм, 1079,5 нм и 3105,5 нм реализуется некритичный по обоим углам синхронизм. В диапазоне длин волн от 1079,5 нм до 2981,7 нм имеет место некритичный по длине волны синхронизм, который позволяет получить генерацию второй гармоники для фемтосекундных импульсов.

Переход KTP (ssf) KTP (sff) CTA (ssf) CTA (sff) KTA (ssf) KTA (sff)
00 700 700 700
00-10 741 900,8 771
10-20 796,2 1023 842,8
20-21 993,9 1280 1034,7
21-22 1079,5 1548 1147,7
22
22-21 2981,7 2371 2947
21-20 3105,5 2947 3448
20-10 4054 3697 4547,7
10-00 4251 4244 4701,7
00 4500 5300 5300