9.4.5.  Генераторы оптических гармоник

Генерация оптических гар­моник (умножение оптических частот, а также сложение частот) развивается как научно-техническое направление уже более 30 лет. Многие генераторы оптических гармоник производятся промышленностью. Они базируются на развитой промышленной технологии получения разнообразных и эффективных нелинейных кристаллов, обладающих нелинейной восприимчивостью, позво­ляющей при определенных условиях реализовать эффективность преобразования во вторую гармонику, равную 20 – 60 %.

Эти кри­сталлы характеризуются значительным двулучепреломлением, по­зволяющим осуществлять волновой синхронизм в достаточно ши­роком спектральном диапазоне основного излучения. Они харак­теризуются также относительно высокими значениями коэффи­циента прозрачности и стойкостью к интенсивному лазерному из­лучению. В качестве примера укажем кристаллы:

· дигидрофосфата калия (КН2РO4), называемые условно кристаллами KDP;

· дигид­рофосфата аммония (NH4H2PO4), называемые кристаллами ADP;

· дигидроарсената цезия (СsН2АsO4), называемые кристаллами CDA;

· дидейтероарсената цезия (CsD2AsO4), называемые кристал­лами DCDA;

· ниобата лития (LiNbO3);

· йодата лития (LiJO3);

· ниобата бария-натрия (Ba2NaNb5O15).

Значительный прогресс в создании эффективных умножителей оптической частоты связан с появлением лазеров на иттрий-алю­миниевом  гранате с неодимом.   Излучение этих  лазеров (1,064 мкм) оказалось весьма подходящим для эффективной гене­рации гармоник в видимом (0,532 мкм; вторая гармоника) и ультрафиолетовом (0,266 мкм; четвертая гармоника) диапазонах. Суммарная частота лазера на гранате с неодимом и лазера на красителе попадает в практически важный сине-фиолетовый уча­сток спектра, где генерация мощного когерентного излучения тра­диционным способом затруднена.

Широко развиваются методы внутрирезонаторной генерации оптических гармоник, когда нелинейный кристалл помещается внутри резонатора лазера, в активном элементе которого генери­руется излучение основной частоты. Для лазеров с непрерывной накачкой, где мощность выходного излучения существенно мень­ше мощности излучения внутри резонатора, такие методы позво­ляют значительно повысить эффективность преобразования во вторую гармонику.