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.