DE1915105C - Parametrische Vorrichtung zur Frequenzumwandlung kohärenter Strahlung einex ersten Frequenz in eine zweite Frequenz innerhalb eines nicht-linearen Mediums - Google Patents
Parametrische Vorrichtung zur Frequenzumwandlung kohärenter Strahlung einex ersten Frequenz in eine zweite Frequenz innerhalb eines nicht-linearen MediumsInfo
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- DE1915105C DE1915105C DE1915105C DE 1915105 C DE1915105 C DE 1915105C DE 1915105 C DE1915105 C DE 1915105C
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine parametrlsche
Vorrichtung zur Frequenzumwandlung kohilrenter Strahlfing einer ersten Frequenz in eine zweite Frequenz
innerhalb eines nlchtlinoaron Mediums, das
in einem auf die Frequenz abgestimmten optischen Resonalor angeordnet ist, der von mindestens einem
Hohlspiegel begrenzt ist, wobei die erste und die zweite Frequenz in einer solchen Phasenbezieluing
zueinander stehen, daß ein Energieaustausch zwischen beiden möglich ist.
Mit der Entwicklung der Festkörpor-Laser-Technologie
wurde deutlich, daß Vorrichtungen, die bei Wellenlängen wesentlich unterhalb von etwa 7000 Ä
schwingen, nicht oder zumindest nicht in naher Zukunft zur Verfügung stehen. Viele Anwendungsfülle
setzen jedoch einen Betrieb bei kürzeren Wellenlängen und/oder bei vielen unterschiedlichen Frequenzen
voraus. Diese Bedingungen liegen vor allem bei einer Anwendung in der Nachrichtenübertragungstechnik
wegen der hier erforderlichen verschiedenen ao Trägerfrequenzen vor. Aus diesem Grund richtete sich
das Interesse vornehmlich auf Vorrichtungen, die zur Frequenzumsetzung brauchbar sind. In diesen Vorrichtungen
werden bekanntlich nichtlineare Medien verwendet, deren Brauchbarkeit zu diesem Zweck
darauf beruht, daß ihre elektrische Polarisierbarkeit intensitätsabhängig ist, wodurch die Möglichkeit eines
F.nergieaustausches zwischen Strahlungen unterschiedlicher Frequenzen gegeben ist.
Die erste beschriebene Anwendung solcher nichtlinearer Materialien erfolgt in Form von Generatoren
für zweite Harmonische. Wie der Name sagt, wird mit Hilfe einer solchen Vorrichtung eine Frequenzverdoppclung
aus einer gegebenen Anzahl stimulierbarer Medien erreicht.
Es wurde bereits früh erkannt, daß die bei Generatoren für zweite Harmonische brauchbaren nichtlinearen Medien auch bei parametrischen Vorrichtungen
(Oszillatoren, Mischern usw.) verwendet werden können. Es wurde außerdem erkannt, daß die
Kombination eines parametrischen Oszillators und eines Generators für zweite Harmonische, die mit den
zur Verfugung stehenden Festkörper-Laserquellen betrieben werden, einen Betrieb über den ganzen
Frequenzbereich bis in die Gegend der Frequenz der Harmonischen erlauben könnten.
Die erste Altsführungsform eines bei optischen Frequenzen arbeitenden parametrischen Oszillators
wurde von J. A. G i ο r d m a i η e und R. C. M i 11 e r
in Physics Review Letters, Bd. 14, Nr. 24, S. 973 bis 976 (14. Juni 1965), beschrieben. Danach wurden
weitere betriebsfähige parametrische Vorrichtungen bekannt, die jedoch stets (7-geschaltete Laser hoher
Spitzenleistung verwenden, um die Oszillatoren anzuregen. Die Anregungsleistungen liegen dabei zwisehen
IO4 und H)1 Watt. Da solche Leistungswerte nur von gepulsten Vorrichtungen erhältlich sind,
waren die bekannten parametrischen Oszillatoren bisher nicht in der Lage, kontinuierliche Ausgangssignale
zu liefern.
Eine parametrische Vorrichtung der eingangs angegebenen
Art ist aus der USA.-Patentschrift 3 262 058
bekannt. Das dort verwendete nichtlineare Medium ist I.iNbC).,, das ausreichend doppclbrechend ist,
um eine l'hascnanpassung im Durchlässigkeitsbereich
zwischen 0,4 und 5 Mikrometer zu ermöglichen, /ur IMiasenanpassung werden zwei grundsätzliche Techniken
beschrieben. Eine dieser Techniken besieht in der Drehung des Kristalls, derart, daß der Winkel
zwischen der elektromagnetischen Elngnngsstrnhlung und der optischen Achse geändert wird. Der andere
Weg besteht in der Änderung der Temperatur und stützt sich auf die Erkenntnis, daß die Doppelbrechungs-Dispersionsbeziehung
sturk temperaturabhängig ist.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei einer paramotrischen Vorrichtung
zur Frequenzumwandlung kohärenter Strahlung die optimalen Bedingungen für die geometrischen Abmessungen
des optischen Resonators anzugeben und den Wirkungsgrad des nichtlinearen Mediums
zu erhöhen, um die Vorrichtung bei niedrigem Schwellenwert kontinuierlich über einen großen Frequenzbereich
betreiben zu können.
Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß gewisse Grenzen bezüglich
der Natur der Bauteile einzuhalten sind, aus denen der parametrische Resonator aufgebaut
ist. Allgemein ist es wünschenswert, die Energiedichte der verschiedenen Felder innerhalb des Resonators
maximal zu erhöhen. Die betroffenen Parameter sind in gegenseitiger Abhängigkeit derart einstellbar,
daß für eine gegebene Länge eines Kristalls eine Resonatorkonfiguration vorhanden ist, die optimale
Ergebnisse liefert, sowie ein das Optimum einschließender Resonatorkonfigurationsbereich, der zu brauchbarem
Betrieb führt. Die Resonatoren werden unabhängig von ihrer speziellen Konfiguration durch
eine Größe b, den »konfokalen Parameter« des optischen Resonators, gekennzeichnet.
Auf diese Überlegungen gestützt und ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs angegebenen
Art, schlägt die Erfindung zur Lösung der ihr zugrunde liegenden Aufgabe vor, daß zur Herabdrückung
des Schwellenwertes für die Fokussierung der zweiten Frequenz in dem optischen Resonator auf das nichtlineare Medium die beiden folgenden Bedingungen
erfüllt sein müssen:
und 6a =
worin bedeutet:
/* die Länge des nichtlinearen Mediums in der
Fortpflanzungsrichtung des Lichts,
η den Brechungsindex des nichtlinearen Mediums, b den konfokalen Parameter des optischen Resonators,
η den Brechungsindex des nichtlinearen Mediums, b den konfokalen Parameter des optischen Resonators,
d den Resonatorspiegelabstand und
R den Krümmungsradius des Hohlspiegels.
R den Krümmungsradius des Hohlspiegels.
Unter Verwendung dieser Merkmale sind paramagnetische Vorrichtungen realisierbar, die einen
niedrigen Schwellwert haben. So wurde beispielsweise ein Oszillator bei einer Anregungsleistung
von weniger als 10"' Watt kontinuierlich betrieben. Es ergibt sich, daß für den Entwurf der Vorrichtung
die Resonatorform wesentlich ist, die für die paramctrischc Vorrichtung verwendet wird. Solche Resonatoren
verwenden zumindest ein fokussicrcndes Bauteil. Geeignete Anordnungen können einen oder
zwei gekrümmte Spiegel und/oder eine Sammellinse aufweisen. Spiegel und/oder Linsen können selbstverständlich
entweder außerhalb des nichtlincaren
3 4
konfokalc Parameter optimul zu zu den für die Zusammensetzung benötigten Elementen.
ι 3 die durch das Valenz-Gleichgewicht fixiert sind) vor-
/; s ..'*— handen sein werden, zu Inhomogenitäten und folglich
2,8 · /j zu Streuungen innerhalb des parametrischon Körpers
gewühlt. fuhren.
gesehen, daß als nichtlineares Medium Barium- to Methoden leicht gezüchtet werden, beispielsweise
luitrkimruobat (Bu11NuNb6O1J) verwendet ist. Die im Czochralski-Verfahren, im Bridgeman-Verfahren
lineares Medium in einem optischen System eines Die zur Verwendung mit dem parametrischen
physikalisch beständige Kristall hat einen Durch- getrennt vorliegen oder mit diesem eine Einheit
iässigkeitsbereich von rund 40 000 bis 4000 A. Er bilden. Sie können durch einen oder mehrere ge-
ist ausreichend doppelbrechend, um eine Phasen- krümmte Spiegel und/oder eine oder mehrere Linsen
anpassung im gesamten Bereich der Betriebsfrequenzen ao gebildet sein. Die Funktion des oder der fokussierenden
bei vernünftigen Betriebstemperaturen für senkrecht Bauteile ist, die größtmögliche Energiekonzentration
zur optischen Achse ankommende Strahlen zu er- innerhalb des Kristalls zu erzeugen. Die Brennweite
möglichen. Ba2NaNb5O15 besitzt von allen bisher der Fokussiermittel für optimalen Betrieb hängt
untersuchten in der Phase anpaßbaren Stoffen den von der Anzahl solcher Mittel ab, ebenso von ihrer
weitaus besten Nichtlinearitätskoeffizienten, und op- 25 Anordnung relativ zum Kristall.
tische Effekte (lokale Inhomogenitäten im Brechungs- Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der
index) treten bei diesem Material unter normalen Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben;
Betriebsbedingungen nicht auf. es zeigt
Beim vorstehenden ist angenommen, daß der an- F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Einkommende
Pumpstrahl annähernd mit den para- 30 richtung, in der eine Ausführungsform der erfindungsmetrischen
Signal- und Idler-Strahlen innerhalb des gemäßen parametrischen Vorrichtung vorgesehen ist,
parametrischen Kristalls übereinstimmt. Wenn dieses und
nicht innerhalb der (an Hand von b) angegebenen F i g. 2 die schematische Darstellung einer Ein-
(]renzen der Fall ist, gibt es keine Wechselwirkung richtung mit einer weiteren Ausführungsform der
zwischen Pump- und Signalfrequenz. Diese Annahme 35 erfindungsgemäßen parametrischen Vorrichtung,
ist vernünitig, weil die parametrische Strahl position In F i g. 1 bilden gekrümmte Spiegel 1 und 2 zu-
und Konfiguration (die durch den parametrischen sammen mit einem stimulierbaren Medium 3 und
Resonator bestimmt ist) einfach durch Verwendung einem nichtlinearen Frequenzverdopplerkristall 4 als
einer Pumpstrahl-Linse angepaßt werden. Generator für die zweite Harmonische eine kohärente
Die Grenzen, die auf einer zulässigen Erhöhung 40 Lichtquelle, deren Ausgangsfrequenz durch den nichtdes
Schwellenwertes um eine Größenordnung beruhen, linearen Frequenzverdopplerkristall nach oben besind
für einen wirksamen Dauerstrichbetrieb erfor- grenzt ist. Obwohl der nichtlineare Frequenzverderlich.
Für den praktischen Betrieb ist es häufig dopplerkristall nicht immer erforderlich ist, stellt
wünschenswert, von den Optimalbedingungen ab- seine Verwendung vielfach das beste Mittel zum Erzuweichen,
um den beim Fokussieren manchmal 45 zeugen kohärenter Strahlung bei einer Frequenz im
erforderlichen Spielraum beispielsweise wegen leichter sichtbaren Bereich aus einem stimulierbaren Fest-Strahlauffächerung
oder Ablenkung infolge Brechungs- körpermedium dar. Beispielsweise erlaubt der niedrige
index-Inhomogenitäten, zu ermöglichen. Schwellenwert des nichtlinearen paramstrischen
Die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet den Ba2NaNb50„-Kristalls 6 die Verwendung eines von
nichtlinearen Ba2NaNb5Oi5. Dieses Material, das 50 vornhereii im sichtbaren Bireich arbeitende Gasais
im wesentlichen vollkommener Einkristall vor- Lasers, so daß der Kristall 4 zur Erzeugung der
liegen muß, ist orthorhombisch und ist zeitweilig zweiten Harmonischen entfallen kann,
als im wesentlichen tetragonal beschrieben worden. Das wirksamste stimulierbare Festkörpermedium Da seine Struktur im wesentlichen der traditionellen zur Erzeugung kohärenter Strahlen ist, zumindest tetragonalen Wolframbronze·Form entspricht, wird 55 für Dauerstrichbetrieb, gegenwärtig neodymdotierter es häufig hierauf bezogen, Diese Struktur hat be- Yttriumaluminiumgranat. Für dieses Medium liegt sonders vorteilhafte Eigenschaften für nichttineare die kohärente Strahlung bei einer Wellenlänge von Anwcndiingsfälle (Applied Physics Letters, Bd. 11, 10 640 A. Durch Hintereinanderschaltung mit dem Nr. 9 vom 1. November 1967, S. 269 bis 27t). Es Frequenzverdoppler 4 wird mithin eine Strahlung hat einen großen Nichtlinearitätskoeffizienten, es ist 60 mit einer Wellenlänge von 5320 A den .Resonatorin der Phase senkrecht zur optischen Achse über spiegel 2 verlassen. Das einzige Erfordernis für den einen geeigneten Temperaturbereich anpaßbar und ersten optischen Teilresonator (1 bis 4) ist, daß ist auch auf Grund seiner sonstigen Eigenschaften er in einem Frequenzbereich arbeitet, ' für den das zur Zeit am besten für Anordnungen der in Rede Ba2NaNb5O15 praktisch transparent ist. Wie anstehenden Art geeignete Material. 65 gegeben, liegt dieser Bereich zwischen 40 003 und
als im wesentlichen tetragonal beschrieben worden. Das wirksamste stimulierbare Festkörpermedium Da seine Struktur im wesentlichen der traditionellen zur Erzeugung kohärenter Strahlen ist, zumindest tetragonalen Wolframbronze·Form entspricht, wird 55 für Dauerstrichbetrieb, gegenwärtig neodymdotierter es häufig hierauf bezogen, Diese Struktur hat be- Yttriumaluminiumgranat. Für dieses Medium liegt sonders vorteilhafte Eigenschaften für nichttineare die kohärente Strahlung bei einer Wellenlänge von Anwcndiingsfälle (Applied Physics Letters, Bd. 11, 10 640 A. Durch Hintereinanderschaltung mit dem Nr. 9 vom 1. November 1967, S. 269 bis 27t). Es Frequenzverdoppler 4 wird mithin eine Strahlung hat einen großen Nichtlinearitätskoeffizienten, es ist 60 mit einer Wellenlänge von 5320 A den .Resonatorin der Phase senkrecht zur optischen Achse über spiegel 2 verlassen. Das einzige Erfordernis für den einen geeigneten Temperaturbereich anpaßbar und ersten optischen Teilresonator (1 bis 4) ist, daß ist auch auf Grund seiner sonstigen Eigenschaften er in einem Frequenzbereich arbeitet, ' für den das zur Zeit am besten für Anordnungen der in Rede Ba2NaNb5O15 praktisch transparent ist. Wie anstehenden Art geeignete Material. 65 gegeben, liegt dieser Bereich zwischen 40 003 und
Für die Zwecke der Erfindung ist keine nennens- 4000 A. Da die meisten parametrischen Vorrichtungen
werte Abweichung von der angegebenen Zusammen- zu einer Frequenzverminderung führen, liegt das
setzung zulässig. Beabsichtigte oder unbeabsichtigte Spektrum der PumpqucUen vorteilhafter in der
Gegend der Grenze der kurzen Wellenlängen und mungsradius R nach folgender Gleichung in Benicht
bei der Grenze der langen Wellenlängen. ziehung:
Wie erwähnt, kann die Frequenz der Anregungs- b2 = 4d(R — d), (2)
energiequelle bereits so liegen, daß ein Frequenz-
verdoppler4 nicht erforderlich ist. Bei anderen 5 hierin bedeutet d den Abstand in Fortpflanzungs-Anordnungen
wiederum kann es wünschenswert sein, richtung der kohärenten Strahlung zwischen dem
sogar einige höhere Harmonische zu verwenden. ebenen Spiegel 7 und dem Hohlspiegel 8 des para-
Daher ist es zweckmäßig, für alle Fälle einen zusatz- metrischen Resonators und R den Krümmungslichen
Generator 4 für zweite Harmonische vorzusehen. radius des Hohlspiegels 8 in vergleichbaren Einheiten.
Eine wesentliche Forderung an die erfindungsgemäße io In den Wert von d geht des weiteren der Brechungs-Vorrichtung
ist, daß diese in der Lage ist, stetig index des Mediums 6 entsprechend folgender Gleizu
arbeiten. Nichtsdestoweniger ermöglicht der sehr chung ein
erfindungsgemäß erzielte niedrige Schwellenwert auch _ lk
erfindungsgemäß erzielte niedrige Schwellenwert auch _ lk
einen wirksameren Impulsbetrieb. Demgemäß kann ~ n ' *■ '
die Anregungsuchtquelle auch ein gepulster Laser sein. 15
Die kohärente Strahlung, die den zu diesem Zweck hierin bedeuten Il und Ik die jeweiligen Teilabschnitte
teildurchlässig ausgebildeten Spiegel 2 passiert, wird in Luft und in Kristall des Resonators 7, 8 und η
dann durch eine Linse 5 fokussiert, derart, daß ein den Brechungsindex des Kristalls.
Brennpunkt innerhalb des parametrischen Oszillator- Es ist ersichtlich, daß, wenn d geändert wird,
Brennpunkt innerhalb des parametrischen Oszillator- Es ist ersichtlich, daß, wenn d geändert wird,
resonators (7,8) zu liegen kommt, der von der Spiegel- ao b jeglichen Wert zwischen den Grenzen 0 und R anschient
7 und dem Endspiegel 8 begrenzt wird und nehmen kann, b ist am empfindlichsten abhängig
den parametrischen Kristall 6 enthält. Dieser Kristall 6 von d, wenn d annähernd gleich R ist, wodurch eine
ist ein Ba8NaNb5O16-Kristall, dessen Spiegelschicht 7 praktische Grenze [aus Gleichung (I)] für die minian
der Stirnfläche aus einer dielektrischen Beschichtung male Schwellenwertleistung gegeben ist, die zugeführt
von nennenswerter Durchlässigkeit für die Pump- 25 werden kann,
frequenz versehen ist. Eine weitere dielektrische
frequenz versehen ist. Eine weitere dielektrische
Beschichtung etwa gleicher Eigenschaft wie die der Beispiel
Beschichtung bei 7 ist auf dem als Hohlspiegel ausgebildeten Endspiegel 8 aufgebracht. Die innere Stirn- Ein Betrieb wurde mit R = 2,06 cm und mit
fläche des Oszillatorkristalls 6, ebenso die nicht- 30 (R — d) annähernd gleich 2,5 · 10~2 cm durchgeführt,
reflektierenden inneren Oberflächen der Bauteile 3 was einem Betrieb bei der zwei- oder dreifachen
und 4 in der Fortpflanzungsrichtung des kohärenten minimalen Schwellenwertleistung entsprach. Die An-Lichtes
sind vergütet. Ordnung nach F i g. 1 wurde mit einer Pumpwellen-
F i g. 2 zeigt eine Anordnung, bei der die Bau- länge von 5320 A betrieben, die von einem bei 10 640 A
teile 10, 13, 14, 12, 15 und 16 den Bauteilen 1, 3, 4, 35 emittiertenden neodymdotierten Yttriumaluminium-2,
5 bzw. 6 nach F i g. 1 entsprechen und deren Funk- granat-Laser zusammen mit einem Ba2NaNb5O15-tionen
übernehmen. Diese Anordnung unterscheidet Kristall als Generator für zweite Harmonische hersich
durch die Verwendung eines gekrümmten Spie- rührte. Die erflektierenden Oberflächen 1 und 2 sind
gels 17 an Stelle der planen reflektierenden Ober- so beschaffen, daß sie bei 10 640 A hoch reflektierend
fläche 7 und durch die bikonvexe Linse 18 zusammen 4° sind. Es waren annähernd 300 Milliwatt Anregungsmit
einem ebenen Spiegel 19 statt des Hohlspiegels 8. leistung in der ΤΕΜ,,ο-Schwingungsf orm verfügbar.
Alternative Anordnungen, die eine oder mehrere Der quaderförmige parametrische Kristall 6 war 5 mm
gekrümmte reflektierende Oberflächen als einteiliges lang und war eben sowie parallel poliert und gestattete
Ganzes mit dem Kristall verwenden, sind ohne einen phasenangepaßten Betrieb ohne Doppelbreweiteres
realisierbar. 45 chung, und zwar unter Verwendung des Nichtlineari-
Erwägungen hinsichtlich des Abstandes sind nach- tätskoeffizienten d31. Eine Kristallfläche 7 und ein
stehend weitgehend an Hand der Anordnung nach gesonderter gekrümmter Spiegel 8 mit einem Krüm-F
i g. 1 erläutert. Diese Erwägungen werden verallge- mungsradius von 3 cm bildeten den zweiten Teilmeinert,
um die oben angegebenen Grenzen ableiten resonator 7, 8. Diese Oberflächen (7 und 8) waren
zu können. 50 mit dielektrischen Belägen beschichtet, die eine
Die Schwellenwertleistung für den brauchbarsten Spitzendurchlässigkeit von 0,1% bei der Bandmitte
Betrieb steht mit gewissen anderen Parametern ent- und eine Durchlässigkeit von mehr als 80% bei
sprechend der nachfolgenden Näherungsgleichung 5320 A aufwiesen. Die Innenfläche des Überlagererin
Beziehung: kristalls 6 war vergütet. Der Abstand der Spiegel 7
b „ 55 und 8 wurde sorgfältig eingestellt, um einen Kon-
p' *■ ' fokalparameter b für den zweiten Teilresonator von
5 mm zu erhalten. Dieser spezielle Wert wurde als
Hierin bedeutet />t» die Schwellenwertleistung in Kompromiß zwischen einem Wert von b für optimale
Milliwatt, A1 und «s die Rundlaufverluste bei der parametrische Verstärkung, folglich für minimalen
Signal- und Idler-Frequenz, gemessen in Prozent, 60 Schwellenwert, und vernünftigen Justiertoleranzeii
b den Konfokalparameter des Resonators in Zen- gewählt. Die Linse 5 wurde gewählt, um die Schwintimetern und / die Kristall-Länge in Fortpflanzungs- gungsform der Pumpschwingung I. an den Resorichtung, gemessen in Zentimetern. nator 11 anzupassen (d. h. bi — bn).
Man sieht demgemäß, daß eine Minimalisierung War eine Schwingung einmal erreicht, so wurd«
der erforderlichen Anregungsleistung ihrerseits eine 65 sie von 9800 A auf 11 600 A durch Ändern der Tem-
'" 103°C abgestimmt, wobei der Ausgang mit einem
fächer beobachtet wurde. Der Schwingungsschwellenwert
wurde durch Reduzieren der Anregungslampenspannung des neodymdotierten Yttriumaluminiumgranat-Lasers
bestimmt. Unter Verwendung einer geeichten Thermoelementsäule wurde die auf die Linse 5 im Schwellenwertfall bei 5320 Ä einfallende
Leistung zu annähernd 45 Miiliwatt bestimmt. Unter Verwendung der gleichen Thermoelementsäule wurde
die Signal- und Idler-Strahlung, die vom einen Ende
des Resonators emittiert wurde, zu annähernd 1,5 Milliwatt bei 300 Milliwatt einfallender Anregungsleistung
bestimmt. Die Gesamtleistung vcn beiden Enden betrug daher 3 Milliwatt bei einem Gesamtumwandlungswirkungsgrad
von 1%· ■
Die Erfindung ist an Hand einer kleinen Anzahl möglicher Ausführungsbeispiele erläutert worden.
Es wurde gezeigt, daß die Erfindung auf der Verwendung von Ba2NaNb8O16 als dem nichtlinearen
Material in einer speziellen parametrischen Anordnung beruht, die zumindest ein fokussierendes Bauteil
solcher Krümmung aufweist, daß außerdem -. 2: 1 innerhalb der angegebenen Grenzen liegt. Es leuchtet
ein, daß das Beispiel an Hand einer parametrischen Schwingung im Dauerstrichbetrieb lediglich illustrativ
ist und daß andere, bekannte parametrische Anordnungen gleichfalls auf die erfindungsgemäße Weise
verbessert werden können.
Claims (4)
1. Parametrische Vorrichtung zur Frequenzumwandlung kohärenter Strahlung einer ersten
Frequenz in eine zweite Frequenz innerhalb eines nichtlinearen Mediums, das in einem auf die
zweite Frequenz abgestimmten optischen Resonator angeordnet ist, der von mindestens einem
Hohlspiegel begrenzt ist, wobei die erste und die zweite Frequenz in einer solchen Phasenbeziehung
zueinander stehen, daß ein Energieaustausch zwischen beiden möglich ist, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herabdrückung des Schwellenwertes für die Fokussierung der zweiten Frequenz in dem optischen Resonator (7, 8 bzw.
17, 19) auf das nichtlineare Medium die beiden folgenden Bedingungen erfüllt sein müssen:
Ik
<b
1
100 η
worin bedeutet:
lic
lic
und
die Länge des nichtlinearen Mediums (6 bzw. 16) in der Fortpflanzungsrichtung des Lichts,
η den Brechungsindex des nichtlinearen Mediums,
b den konfokaten Parameter des optischen Resonators (7, 8 bzw. 17, 19),
d den Resonatorspiegelabstand (7, 8 bzw. 17, 19) und
R den Krümmungsradius des Hohlspiegels (8).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konfokale Parameter optimal
zu
2,8 · η gewählt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtlineares Medium
Bariumnatriumniobat (Ba2NaNb5O15) verwendet
ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste noch umzuwandelnde
Frequenz bereits als Harmonische, die ebenfalls über ein nichtlineares Medium erhalten wird, vorliegt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
209627/20'
Family
ID=
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