بخشی از مقاله
چکیده - در این مقاله تولید هماهنگ سوم لیزر Nd:YAG را با استفاده از پدیدهي غیرخطی تولید جمع بسامد - SFG - همراه با برخی از ویژگیهاي آن مورد بررسی قرار میدهیم. ابتدا با استفاده از بلور - KTP - K T iO PO 4 و به روش تولید هماهنگ دوم - SHG - تپ با طول موج 532nm را تولید کردیم و در مرحلهي بعد با استفاده از اثر غیرخطی تولید جمع بسامد با ترکیب لیزر هماهنگ دوم تولید شده و لیزر اصلی Nd:YAG در یک بلور غیرخطی - BBO - B aB 2O 4 با زاویهي برش مناسب براي جورکردن فاز امواج فرودي، لیزر هماهنگ سوم Nd:YAG را بدست آوردیم.
١- مقدمه
پدیدههاي غیرخطی بعد از اختراع اولین لیزر در سال 1960 آغازشد .[1] یکی از این پدیده ها تبدیل بسامد است. این پدیده بیشتر براي تولید طولموجهایی مورد استفاده قرار می گیرد که لیزرهاي معمولی به سختی و یا اصلا قادر به تولید آن نیستند. یکی از روش هاي تبدیل بسامد براي تولید امواج فرابنفش، استفاده از پدیدهي غیرخطی موسوم به تولید موثر هماهنگ سوم لیزر است .[2] هماهنگ سوم لیزري را می توان با استفاده از پدیدهي غیرخطی مرتبهي سوم و تنها با یک بلورغیرخطی بدست آورد اما این کار نیاز به چشمه هاي قوي و پرتوان دارد و بهره تولید هماهنگ سوم لیزري نیز زیاد نیست .[1] اما روش دیگري نیز براي بدست آوردن هماهنگ سوم از لیزر وجود دارد که در آن از دو پدیدهي غیرخطی هماهنگ دوم و جمع بسامد استفاده می شود .[2] در این تحقیق با استفاده از دو بلور KTP و BBO، هماهنگ موثر سوم لیزرNd:YAG را تولید و برخی از خصوصیات آن را مورد بررسی قرار دادیم.
٢- زمینهي تئوري
-1-2 تولید هماهنگ دوم در بلور KTP
انتخاب بلور غیرخطی مناسب براي تولید لیزرهاي غیرخطی نقطهاي کلیدي است. پس از انتخاب بلور مناسب، نوع قطبش پرتوهاي ورودي به بلور از اهمیت ویژهاي برخوردار است. در غیر این صورت اثر غیرخطی قابل مشاهده نیست. معمولا سه روش براي تولید موثر هماهنگ سوم لیزري براساس برهمکنشهاي گوناگون SHG و SFG وجود دارد .[2] در روش ناکوکیزاویهاي - Angle Detuning - تولید هماهنگ دوم از برهمکنش نوع و تولید جمع بسامد نیز از همان نوع است.
در روش ناجورشدگیقطبش - Polarization Missmatching - شبیه به روش اول هم تولید هماهنگ دوم و هم تولید جمع بسامد از نوع است. در روش عبوردهیقطبش - - Polarization Bypass تولید هماهنگ دوم از برهمکنش نوع و تولید جمع بسامد نیز از نوع است. اما در این تحقیق از روش جدیدي استفاده کردهایم که در آن تولید هماهنگ دوم لیزري از برهمکنش نوع و فرایند تولید جمع بسامد از برهمکنش نوع بهره میبرد. بلوري که براي تولید هماهنگ دوم انتخاب کردیم، بلور غیر خطی دو محوري KTP بود. اگر صفحه برش یا همان زاویهي جورشدگی فازي مرکزي - - PM و نیز قطبش پرتوهاي فرودي معلوم باشند، می توان زاویهي سمتی جورشدگی یا همان PMرا براي بلور تعیین کرد .
٣- برپایی تجربی
در شکل2 نمایی از برپایی تجربی براي تولید لیزر هماهنگ سوم لیزر Nd:YAG نشان داده شده است. بهره تبدیل توان قویا به برپایی تجربی حساس است [7]، به طوریکه گاهی اوقات با داشتن بلورهایی با ضریب غیرخطی بالا نمی توان پدیده تبدیل بسامد را ایجاد کرد. ابعاد بلورهاي استفاده شده در این مقاله براي KTP، 310mm3 و براي BBO، 2.52.510mm3 بودند. براي ایجاد برهمکنش بیشینه میان امواج فرودي از عدسیهاي شفاف با فواصل کانونی نشان داده شده در شکل2 استفاده کردیم. آنچه که در تولید THG بسیار مهم است این است که پرتوهاي فرودي باید بر سطح BBO عمود باشند، چراکه بلورBBO به زاویهي جورشدگی فازي فوق العاده حساس است و اگر زاویهي تابش پرتوهاي فرودي اندکی از زاویهي جورشدگی فازي فاصله بگیرد هماهنگ سوم تولید نخواهد شد .[8]
