Генерация второй гармоники

Оглавление1 Генерация второй гармоники1.1 Генерация второй гармоники (ГВГ)1.2 История и демонстрация1.3 Типы в кристаллах1.4 Оптическая генерация второй гармоники1.5 Применение в […]

Генерация второй гармоники

  • Генерация второй гармоники (ГВГ)

    • Нелинейное взаимодействие волна-волна низшего порядка  
    • Используется для удвоения частот лазеров  
    • Нелинейная восприимчивость среды второго порядка  
  • История и демонстрация

    • Впервые продемонстрирована в 1961 году Питером Франкеном и др.  
    • Использовался рубиновый лазер и кварцевый образец  
  • Типы в кристаллах

    • Критическое согласование фаз: типы 0, I, II  
    • Некритическое согласование фаз: регулирование температуры  
  • Оптическая генерация второй гармоники

    • Используется для исследования поверхностей и границ раздела  
    • Позволяет распознавать сигналы из основной массы  
  • Применение в спектроскопии

    • Исследование молекулярных монослоев на поверхностях  
    • Измерение частоты, в два раза превышающей частоту падения  
  • С плоских поверхностей

    • Исследование границы раздела воздух-вода  
    • Определение ориентации молекул на границе раздела  
  • С неплоских поверхностей

    • Генерация второй гармоники на микро- и нанометровых частицах  
    • Исследование кинетики переноса через мембраны живых клеток  
  • Диаграмма направленности излучения

    • Двумерный гауссовский профиль при однородности среды  
    • Разделение на два лепестка при границе раздела противоположных полярностей  
  • Генерация второй гармоники (SHG)

    • SHG испускается в обратном направлении при фазовом рассогласовании.  
    • Пространственная когерентность ограничивает излучение в двух направлениях.  
    • Длина когерентности в обратном направлении меньше, чем в прямом.  
  • Применение SHG

    • Зеленые лазеры: SHG используется для создания зеленых лазеров.  
    • Измерение сверхкороткого пульса: SHG используется для измерения импульсов.  
    • Микроскопия генерации второй гармоники: SHG используется в биологии и медицине.  
    • Характеристика кристаллических материалов: SHG используется для обнаружения нецентросимметрии кристаллов.  
  • Теоретический вывод

    • При низкой конверсии амплитуда E(2ω) остается постоянной.  
    • При высокой конверсии необходимо учитывать истощение основной гармоники.  
    • Теоретическое выражение с гауссовыми пучками учитывает амплитуду и фазовый сдвиг.  
  • Фазовое согласование и гауссово приближение

    • Фазовое согласование позволяет упростить уравнение для генерации второй гармоники (SHG).  
    • В гауссовом приближении интенсивность SHG зависит от длины среды и положения фокусировки.  
  • Несовершенное фазовое согласование

    • Несовершенное фазовое согласование более реалистично в биологических образцах.  
    • В гармоническом выражении учитывается фазовый сдвиг гауссова луча.  
  • Интенсивность SHG в среде

    • Интенсивность SHG быстро снижается в объеме среды из-за фазового сдвига.  
    • Сигнал SHG исчезает в объеме при большой толщине среды.  
    • Преобразование не зависит строго от квадрата числа рассеивателей.  
  • Используемые материалы

    • Кристаллы без инверсионной симметрии, кроме кристаллов с точечной группой 432, генерируют SHG.  
    • Нитевидные биологические белки и углеводы также являются хорошими преобразователями SHG.  
  • Примеры кристаллов

    • BiBO (BiB3O6) для основного возбуждения при 600-1500 нм.  
    • LiIO3 для основного возбуждения при 570-4000 нм.  
    • KNbO3 для основного возбуждения при 800-1100 нм.  
    • BBO (β-BaB2O4) для основного возбуждения при 410-2000 нм.  
    • KTP (KTiOPO4) или KTA для основного возбуждения при 984-3400 нм.  
    • Периодически поляризованные кристаллы, подобные PPLN, для основного возбуждения при ~1000-2000 нм.  
  • Типы твердотельных лазеров

    • Для лазеров с диодной накачкой и входными длинами волн 1064 нм используются KDP, LiB3O5, CsLiB6O10 и BBO.  
    • Для лазеров с диодной накачкой и входными длинами волн 1319 нм используются KNbO3, BBO, KDP, LiIO3, LiNbO3 и KTP.  

Полный текст статьи:

Генерация второй гармоники

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх