ПАРАМЕТРИ́ЧЕСКИЙ ГЕНЕРА́ТОР СВЕ́ТА

ПАРАМЕТРИ́ЧЕСКИЙ ГЕНЕРА́ТОР СВЕ́ ­ТА, ис­точ­ник ко­ге­рент­но­го оп­тич. из­лу­че­ния, в ос­но­ве дей­ст­вия ко­то­ро­го ле­жит не­ли­ней­ный оп­тич. про­цесс: энер­гия мощ­ной све­то­вой вол­ны (вол­ны на­кач­ки) од­ной час­то­ты, про­хо­дя че­рез не­ли­ней­но-оп­тич. кри­сталл, пре­об­ра­зу­ет­ся в энер­гию све­то­вых волн др. час­тот (см. Не­ли­ней­ная оп­ти­ка).

Идея па­ра­мет­рич. ге­не­ра­ции све­та вы­дви­ну­та С. А. Ах­ма­но­вым и Р. В. Хох­ло­вым (1962) и не­за­ви­си­мо Н. Крол­лом и Р. Кин­г­сто­ном (США). Пер­вые дей­ст­вую­щие П. г. с. соз­да­ны в 1965.

В ос­но­ве ра­бо­ты П. г. с. ле­жит про­цесс пре­об­ра­зо­ва­ния фо­то­на на­кач­ки с час­то­той $ω_н$ в два фо­то­на, ко­то­рые при­ня­то на­зы­вать сиг­наль­ным и хо­ло­стым с час­то­та­ми $ω_с$ и $ω_х$ в про­зрач­ном кри­стал­ле, об­ла­даю­щем квад­ра­тич­ной не­ли­ней­ной вос­при­им­чи­во­стью $χ^{(2)}$. При этом за­кон со­хра­не­ния энер­гии име­ет вид со­от­но­ше­ния час­тот: $ω_н=ω_с+ω_х$, а за­кон со­хра­не­ния им­пуль­са – вид ус­ло­вия фа­зо­во­го син­хро­низ­ма: $k_н(ω_н)=k_с(ω_с)+k_х(ω_х)$, где $k_н$, $k_с$, $k_х$ – вол­но­вые чис­ла вол­ны на­кач­ки, сиг­наль­ной и хо­ло­стой волн в не­ли­ней­ном кри­стал­ле, оп­ре­де­ляе­мые его дис­пер­си­ей. Эф­фек­тив­ность про­цес­са пре­об­ра­зо­ва­ния за­ви­сит от ве­ли­чи­ны $χ^{(2)}$, дли­ны кри­стал­ла, дли­ны вол­ны и ин­тен­сив­но­сти на­кач­ки и дос­ти­га­ет мак­си­му­ма для час­тот, для ко­то­рых вы­пол­не­ны при­ве­дён­ные вы­ше со­от­но­ше­ния.

Схема параметрического генератора света.

П. г. с. пред­став­ля­ет со­бой сис­те­му, со­стоя­щую в про­стей­шем слу­чае из оп­тич. ре­зо­на­то­ра, ог­ра­ни­чен­но­го зер­ка­ла­ми, в ко­то­рый по­ме­щён не­ли­ней­но-оп­тич. кри­сталл (рис.). Ко­гда мощ­ность на­кач­ки ге­не­ра­то­ра пре­вы­ша­ет по­ро­го­вое зна­че­ние, оп­ре­де­ляе­мое ба­лан­сом ме­ж­ду оп­тич. по­те­ря­ми в ре­зо­на­то­ре и эф­фек­тивно­стью па­ра­мет­рич. пре­об­ра­зо­ва­ния, сис­те­ма ста­но­вит­ся ге­не­ра­то­ром ко­ге­рент­но­го из­лу­че­ния. Из­ме­няя ори­ен­та­цию кри­стал­ла или его темп-ру, т. е. управ­ляя т. о. ус­ло­ви­ем син­хро­низ­ма, мож­но не­пре­рыв­но ме­нять час­то­ту ге­не­ра­ции. По­это­му не­ли­ней­но-оп­тич. пре­об­ра­зо­ва­ние час­то­ты как ме­тод соз­да­ния ис­точ­ни­ка оп­тич. из­лу­че­ния тре­буе­мой дли­ны вол­ны яв­ля­ет­ся од­ним из наи­бо­лее эф­фек­тив­ных спо­со­бов рас­ши­ре­ния воз­мож­но­стей су­ще­ст­вую­щих ла­зер­ных сис­тем. Пе­ре­строй­ку час­то­ты мож­но реа­ли­зо­вать и в не­пре­рыв­ном, и в им­пульс­ном ре­жи­мах ге­не­ра­ции. П. г. с. пред­став­ля­ет ин­те­рес пре­ж­де все­го в ка­че­ст­ве пе­ре­страи­вае­мо­го ис­точ­ни­ка ко­ге­рент­но­го из­лу­че­ния в ближ­нем и сред­нем ИК-диа­па­зо­не (дли­на вол­ны 2–20 мкм).

Наи­бо­лее про­стой и эф­фек­тив­ной схе­мой П. г. с. яв­ля­ет­ся схе­ма с од­ним кри­с­тал­лом и ин­жек­ци­ей ко­ге­рент­но­го из­луче­ния, ко­то­рая по­зво­ля­ет су­ще­ст­вен­но по­вы­сить энер­ге­тич. эф­фек­тив­ность пре­об­ра­зо­ва­ния. Для по­лу­че­ния сверх­мощ­но­го ла­зер­но­го из­лу­че­ния ис­поль­зу­ют трёх­час­тот­ное взаи­мо­дей­ст­вие при ра­вен­ст­ве груп­по­вых ско­ро­стей для двух им­пуль­сов (на­кач­ки и од­но­го из па­ра­мет­ри­че­ски ге­не­ри­руе­мых им­пуль­сов). В ре­зуль­та­те раз­ви­тия ме­то­да ге­не­ра­ции сверх­мощ­ных им­пуль­сов, ос­но­ван­но­го на па­ра­мет­рич. уси­ле­нии све­та в не­ли­ней­но-оп­тич. кри­стал­лах DKDP (KD₂PO₄), бы­ли соз­да­ны фем­то­се­кунд­ные ла­зер­ные сис­те­мы пе­та­ватт­но­го (10¹⁵ Вт) уров­ня мощ­но­сти.

П. г. с. при­ме­ня­ют­ся при ре­ше­нии спек­тро­ско­пич. за­дач в сред­нем ИК-диа­па­зо­не, для дис­тан­ци­он­но­го зон­ди­ро­ва­ния за­гряз­няю­щих при­ме­сей в ат­мо­сфе­ре и др.