Кристаллы для преобразования частоты на основе эффекта ВКР
При распространении света в среде, часть его рассеивается с одновременным смещением частоты относительно фундаментального излучения на величины кратные частотам собственных колебательных спектров среды (Стоксов сдвиг). Этот эффект называется комбинационным или Рамановским рассеянием. При определенных условиях (достаточная интенсивность и когерентность фундаментального излучения) может происходить усиление света на смещенных частотах, с перекачкой на эти частоты значительной части энергии фундаментального излучения (15–70%). Данный эффект называется вынужденным комбинационным рассеянием ( ВКР) и открывает путь к построению новых источников когерентного излучения, так называемых рамановских лазеров, расширяющих спектральный диапазон лазерных частот. ВКР позволяет также осуществлять эффективное сжатие лазерных импульсов.
ВКР находит широкое применение в лазерных системах для научных исследований, спектроскопии, медицины и т.д.
Эффективное ВКР преобразование может наблюдаться в ряде газов, жидкостей и твердых тел. В последнее время с развитием твердотельных лазеров широкое применение получили ВКР преобразователи на основе кристаллических сред, таких, как нитрат бария и вольфрамат калия-гадолиния.
Типовая схема ВКР преобразования частоты Nd:YAG лазера на примере кристалла нитрата бария:
Основные характеристики кристаллов Ba(NO3)2 и KGd(WO4)2
Химическая формула |
Ba(NO3)2 |
KGd(WO4)2 |
Симметрия |
Кубическая |
Моноклинная |
Пространственная группа |
P213 |
С2h |
Параметры решетки, A |
a=8.11 |
a=8.10, b=10.43, c=7.60 |
Плотность , g/cm3 |
3.25 |
7.27 |
Твердость по Моосу |
2.5 – 3.0 |
4 – 5 |
Растворимость в воде |
Растворяется |
Не растворяется |
Коэффициент теплового расширения (100 oC), 10-6/K |
α =5
|
αa=4; αb=1.6
αc=8.5 |
Теплопроводность (100 oC),W/mK |
1.17 |
Ka=2.6; Kb=3.8
Kc=3.4 |
Пропускание (уровень 10%), mm |
0.35-1.8 |
0.35-5.5 |
Лучевая Стойкость
(λ =1.064 mm, t =10 ns), GW/cm2 |
> 1 |
>10 |
Показатели преломления
для λ =0.546 mm
1.06 mm
|
1.5756
1.5551
|
np=1.978; nm=2.014
ng=2.049 |
Стоксов сдвиг, cm-1 |
1047 |
901 (p[mm]p)
768 (p[gg]p) |
Ширина линии
Стоксова сдвига, cm-1 |
0.4 |
5.4 (901 cm-1)
6.4 (768 cm-1) |
Усиление, cm/GW (λ =1.064 mm) |
10 |
4.0 (901 cm-1)
4.4 (768 cm-1) |
Оптическая однородность, 10-6/cm |
3-7 |
4-10 |
Макс.размер элементов, мм |
10х10х100
15х15х50 |
10х10х50 |
Типовые параметры обработки:
Чистота поверхности
Плоскостность
Параллелизм |
PIV
λ/4
< 20’’ |
PIII
λ/8
< 20’’ |
Типовые параметры
просветляющих покрытий |
R< 0.5% для l накачки и 1-го Стокса
R< 1.5% для l накачки и 1-3 Стоксов |
|
