CC BY
7Антистоксов комбинационно-параметрический лазер на кристалле SrWO4, вырезанном в направлении коллинеарного синхронизма
Терещенко Д.П.
НЦМЛТ, ОЛМФ, лаборатория спектроскопии кристаллов и стекол
Е-mail: tereshenko. mitya2018@yandex. ru Введение
Интерес к лазерам на вынужденном комбинационном рассеянии (ВКР) обычно обусловлен высокоэффективной реализацией стоксова сдвига частоты лазерного излучения. ВКР-лазеры позволяют осуществлять также антистоксов сдвиг, но эффективность такого преобразования оказывается менее одного процента, из-за высокой чувствительности к угловой расстройке фазового синхронизма четырехволнового взаимодействия, необходимого для антистоксовой генерации при ВКР. Целью данной работы является исследование некритичного коллинеарного синхронизма антистоксовой генерации в кристалле SrWO4 при зеленой накачке (532 nm).
Экспериментальная часть
Исходная идея заключается в использовании двулучепреломляющего комбинационно-активного кристалла для антистоксовой генерации c выполнением условия фазового синхронизма для четырехволнового взаимодействия ортогонально поляризованных компонент излучения ВКР [1]:
= ^plobe + ^],imp - (1)
1 o _ 1 o 1 e je
k aS = k probe + k pump — k S ■
В SrWO4 (nepump-nopump = 0.011) угол коллинеарного синхронизма типа ооее, рассчитанный с использованием формул Селлмейера при Xpump = Xprobe = 532 nm, составляет 0=68.32°, что близко к некритическому 90°-синхронизму, и в связи с этим угловая ширина синхронизма очень велика (104 mrad « 6°), а угол сноса необыкновенных волн мал (менее 4 mrad), поэтому вышеописанные условия коллинеарного фазового синхронизма являются оптимальными для этого кристалла.
На основании этих расчетов предлагается схема антистоксова лазера на кристалле SrWO4, вырезанном в направлении коллинеарного синхронизма (рис. 1).
Для схемы был подготовлен кристалл SrWO4 длиной L = 1.3 ст, срезанный под углом коллинеарного синхронизма 0 ~ 68° к оптической оси. При возбуждении Аритр = АртЬе = 532 пт, стоксовы и антистоксовы компоненты генерируются в нем (^ = 921 ст-1) на длинах волн = 507 пт и = 559 пт.
ВКР возбуждается двумя ортогонально поляризованными (накачка и пробная волна) лазерными волнами с равными частотами. Полуволновая пластинка поворачивает направление линейной поляризации возбуждающего излучения на оптимальный угол, обеспечивая оптимальную долю энергии в пробной волне около 20%.
Обыкновенная пробная волна (532 им)
Рис. 1. Принципиальная схема лазера
Результаты и обсуждение
В предложенной схеме антистоксова генерация на 507 nm оказалась чрезвычайно нечувствительной к угловому рассогласованию. Максимальная оптическая эффективность в 1.8% достигнута при входной энергии 453 J но более высокая выходная энергия в 9 ^J была получена при большей входной энергии 683 J что соответствует меньшей оптической эффективности 1.3%. Дальнейшее увеличение входной энергии не привело к заметному увеличению выхода антистокса. Это можно объяснить тем, что эффективная внутрирезонаторная ВКР-генерация стоксовой компоненты может происходить при возбуждении не только волной накачки, но и пробной волной, в результате чего возникает конкуренция между преобразованием в антистоксовы и стоксовы волны от пробной волны.
Автор выражает благодарность своему научному руководителю д.ф.-м.н. Сметанину С.Н. за замечания и советы при проведении исследования.
1. S.N. Smetanin, A.V. Fedin, A.S. Shurygin. Quantum Electron. 2013, 43, 512-518.
