Оптикалық жиілік көбейткіштері және олардың қолданылуы
Optical frequency multiplier
Оптикалық жиілік көбейткіштері: жарық энергиясын арттыру, толқын ұзындығын қысқарту. SHG, THG, KTP, LN сияқты материалдарды қолдану. Лазерлік эксперименттерде маңызды!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Оптикалық жиілік көбейтуші – бұл сызықтық емес оптикалық құрылғы, онда сызықтық емес материалмен өзара әрекеттесетін фотондар тиімді түрде "біріктіріліп", көбірек энергияға, демек жоғары жиілікке (және қысқа толқын ұзындығына) ие жаңа фотондарды құрайды. Қазіргі уақытта екі типтегі құрылғылар көп қолданылады: жиілікті екі еселеушілер, көбінесе литий ниобаты (LN), литий танталаты (LT), калий титанил фосфаты (KTP) немесе литий трибораты (LBO) негізінде жасалса, жиілікті үш еселеушілер әдетте калий дигидроген фосфатынан (KDP) дайындалады. Екеуі де лазерді жарық көзі ретінде қолданатын оптикалық тәжірибелерде кеңінен пайдаланылады.
An optical frequency multiplier is a nonlinear optical device in which photons interacting with a nonlinear material are effectively "combined" to form new photons with greater energy, and thus higher frequency (and shorter wavelength). Two types of devices are currently common: frequency doublers, often based on lithium niobate (LN), lithium tantalate (LT), potassium titanyl phosphate (KTP) or lithium triborate (LBO), and frequency triplers typically made of potassium dihydrogen phosphate (KDP). Both are widely used in optical experiments that use lasers as a light source.
Гармониялық генерация
Қайта түрлендіруге қол жеткізу үшін екі процесс жиі қолданылады: екінші гармоникалық генерация (SHG, сондай-ақ жиілікті екі еселеу деп аталады) немесе екі ұқсас емес жиіліктің қосындысы арқылы жиілікті жиынтық генерациялау. Тікелей үшінші гармоникалық генерация (THG, сондай-ақ жиілікті үш еселеу деп аталады) да бар және оны әртүрлі жақындыққа ие материалдар арасындағы интерфейсті анықтау үшін пайдалануға болады. Мысалы, ол жасушалар сумен бөлінген эмбриондардың контурларын алу үшін қолданылған.
There are two processes that are commonly used to achieve the conversion: second harmonic generation (SHG, also called frequency doubling), or sum frequency generation which sums two non similar frequencies. Direct third harmonic generation (THG, also called frequency tripling) also exists and can be used to detect an interface between materials of different excitability. For example, it has been used to extract the outline of cells in embryos, where the cells are separated by water.
Лазерлер
Оптикалық жиілік көбейтушілер жоғары қуатты лазерлерде, әсіресе инерциялық шектеудегі синтез (ICF) тәжірибелерінде жиі қолданылады. ICF синтездік отын бар нысананы қыздыру және қысу үшін лазерді пайдалануға бағытталған, ал Шива лазерімен жүргізілген тәжірибелерде лазер тудырған инфрақызыл жиіліктер қыздыру процесінің басында пайда болатын ыстық электрондарға өзінің көп бөлігін жоғалтқаны анықталды. Бұл мәселенің алдын алу үшін әлдеқайда қысқа толқын ұзындықтарын қолдану қажет болды, және OMEGA лазері мен Novette лазеріндегі тәжірибелер лазер сәулесін ультракөк түске айналдыру үшін жиілікті үш есе көбейтуге арналған KDP кристалдарын пайдалануды растады. Бұл процесс сол кезден бері барлық лазерлік ICF тәжірибелерінде, соның ішінде Ұлттық тұтану орнатылымында қолданылып келеді.
Optical frequency multipliers are common in high power lasers, notably those used for inertial confinement fusion (ICF) experiments. ICF attempts to use a laser to heat and compress a target containing fusion fuel, and it was found in experiments with the Shiva laser that the infrared frequencies generated by the laser lost most of its energy in the hot electrons being generated early in the heating process. In order to avoid this problem much shorter wavelengths needed to be used, and experiments on the OMEGA laser and Novette laser validated the use of frequency tripling KDP crystals to convert the laser light into the ultraviolet, a process that has been used on almost every laser driven ICF experiment since then, including the National Ignition Facility.