ПРИНЦИПЫ ЛАЗЕРОВ

ФАЗОВОЕ СОГЛАСОВАНИЕ ПРИ ГЕНЕРАЦИИ ГАРМОНИК БОЛЕЕ ВЫСОКОГО ПОРЯДКА

Пока мы рассматривали только одиночный атом в лазерном электриче­ском поле. Испускание гармоник обусловлено когерентным вкладом несколь­ких атомов, и коллективные явления сильно влияют на характеристики пуч­ка гармоники. Как и во всех нелинейных процессах, высокая эффективность преобразования в гармонику требует фазового согласования поля гармони­ки с полем, наводящим поляризацию, т. е. разность фаз между генерирую­щим полем и наводимой поляризации должна быть минимальной по всей длине нелинейной среды, чтобы иметь эффективное преобразование энер­гии. В случае плоских волн и гармоник низкого порядка это приводит к ус­ловию фазового согласования волновых векторов: Ак = кд - дкх « 0, где кх и к9 —- волновые векторы соответственно основного пучка и пучка д-й гармо­ники. Соответствующая длина когерентности, определяемая длиной пути, в котором фазовая расстройка между основным излучением и излучением гар­моники равна я, дается как ЬсоН = я/Ак. Для гармоник высокого порядка из­менения фазы наведенной поляризации более важны, чем в самом наводя­щем поле. Поэтому эффективная генерация гармоник требует минимизации изменений фазы наведенной поляризации. Важно отметить, что фаза испус­каемого излучения ф приблизительно пропорциональна времени, которое электрон проводит в континууме до момента рекомбинации, а также пропор­циональна величине пондеромоторной энергии, т. е. ф ос ирт. Она же зависит от рассматриваемого квантового пути и от интенсивности лазера (а значит, и от положения нелинейной среды по отношению к фокусу лазерного пучка). Эта необходимая фаза обуславливает дополнительный дисперсионный член, пропорциональный интенсивности лазерного пучка. Возникновение элек­тронной плазмы также влияет на механизм фазового согласования, посколь­ку она обладает показателем преломления, зависящим от времени, который влияет на распространение лазерного импульса. Этот дисперсионный член способствует ускорению фазовой скорости лазерного излучения по отноше­нию к скорости излучения гармоники и тем самым сокращает длину коге­рентности. Поскольку более короткие волны генерируются в условиях все большей плотности свободных электронов, фазовое рассогласование быстро увеличивается с порядком гармоники в областях субкилоэлектронных энер­гий, и расфазировка, обусловленная свободными электронами, становится главным ограничением. Наконец, из-за фокусирования лазерный пучок ис­пытывает геометрический фазовый сдвиг, так называемый фазовый сдвиг Гуи, который ограничивает длину когерентности, соответствующую д-й гар­монике, до значения Ьё = лz0/q9 где г0 — длина Рэлея.

Все рассмотренные выше члены дают вклад в фазы лазерного импульса и импульса гармоники, определяя тем самым сложные механизмы фазового согласования. В частности, в продольном направлении дипольный фазовый сдвиг ирт симметричен по отношению к фокусу лазерного пучка и конкури­рует с асимметричным фазовым сдвигом Гуи. В зависимости от геометриче­ских условий вклад одной траектории может быть увеличен, а других умень­шен. Например, когда лазерный пучок сфокусирован перед нелинейной сре­дой, фазовые изменения, обусловленные фокусированием, малы и выбранная траектория является с наименьшим изменением фазы (короткая траекто­рия). Когда же фокус расположен внутри нелинейной среды, увеличивается вклад длинных траекторий. Более того, было продемонстрировано, что из­лучение гармоник, обусловленных длинными траекториями, характеризу­ется большей расходимостью по отношению к гармоникам коротких траек­торий. Поэтому можно изолировать вклады коротких и длинных квантовых траекторий просто регулировкой положения фокуса в нелинейной среде и пространственной фильтрацией.

Отметим, что из-за высокой энергии фотонов излучение гармоник мо­жет возбуждать электроны нижних оболочек атома при своем распростра­нении в газе. Иными словами, может иметь место реабсорбция. По этой причине эффективность преобразования насыщается после длины погло­щения ЬаЬз = 1/ар, где а — сечение поглощения, ар — плотность газа. Простое рабочее правило оптимизации эффективности преобразования в гармоники да - ется двумя условиями: Ьтей > 3ЬаЫ (где ЬпЫ — длина среды) и Ьсок > ЬЬаЬв. В случае короткой среды первое условие, вообще говоря, не выполняется, и испускание излучения ограничивается длиной среды, в случае длинной сре­ды, напротив, оба условия можно одновременно выполнить.

В качестве заключения к этому разделу можно отметить, что при контро­ле параметра лазерного пучка, а также давления и расположения газовой среды, были достигнуты энергии гармоник в диапазоне мкДж. Тем самым открыт новый перспективный путь применений излучения гармоник. В част­ности, интенсивности излучения гармоник достаточны для осуществления процессов нелинейной оптики в спектральном диапазоне ВУФ.

ПРИНЦИПЫ ЛАЗЕРОВ

Лазерная резка и гравировка в Киеве

Гравировка по металлу проводится на профессиональном оборудовании. Гравировка с высокой детализацией применяется для оформления подарков, памятных вещей.

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ И ВРЕМЕННАЯ КОГЕРЕНТНОСТЬ ТЕПЛОВЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА

В данном разделе приводится краткое описание когерентных свойств света, который излучается обычной лампой (лампой накаливания или га­зонаполненной лампой). Поскольку свет в этом случае обусловлен спон­танным излучением многих атомов, по существу …

УРАВНЕНИЕ ИОНИЗАЦИОННОГО БАЛАНСА

В результате соударений частиц с электронами в объеме электрического разряда происходит постоянное образование электронов и ионов. Ударная ио­низация осуществляется присутствующими в разряде горячими электронами, т. е. теми, энергия которых больше …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua