Направления фазового синхронизма в двухосных кристаллах.
(Пакет программ LID-FC)

   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 M.V.Hobden диаграмма 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.


     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 ГВГ 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 ГВГ для фемтосекундных импульсов.


    • Диаграмма Элемент - Переход

    KTP - SSF

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