بخشی از مقاله
چکیده - امروزه لیزرهای کوک پذیر در ناحیه فروسرخ میانه و دور مورد توجه می باشند و بلورهای غیرخطی کاربردهای وسیعی در تولید اینگونه لیزرها دارند. بلور BaGa4S7که اخیراً رشد داده شده است دارای محدوده شفافیت وسیع در ناحیه فروسرخ می باشد. در این مقاله امکان تولید لیزرهای غیر خطی را با استفاده از این بلور، بررسی کرده و بهترین طول موج برای دمش این بلور را بدست آورده ایم .
-1 مقدمه
بلورهای دو شکستی در تولید لیزرهای غیرخطی کوک پذیر از اهمیت زیادی برخوردار هستند. محدوده کوک پذیری این لیزرها بسیار وسیع است و نواحی گسترده ای از UV تا فروسرخ میانه و دور تا حتی ناحیه THz را می پوشانند.[1] بلور BGS به تازگی به منظور بکار گیری در لیزرهای غیر خطی در ناحیه بینابی فروسرخ میانی رشد داده شده است.[2] این بلور دارای محدوده شفافیت 0.4 تا 9.5 میکرو متر است و شفاف بودن آن در ناحیه بینابی مرئی و فرو سرخ نزدیک باعث شده تا امکان دمش این بلور با لیزرهای پرتوان رایج فراهم گردد. از زمان تولید اولین لیزر نوسانگر پارامتری نوری - OPO - در بلور غیرخطی LiNbO3 در سال 1965 تلاش برای تولید این لیزرها در نواحی مختلف بینابی و با استفاده از بلورهای غیرخطی متفاوت همچنان ادامه دارد.[3] لیزرهای OPO بدلیل محدوده کوک پذیری وسیع و توان خروجی بالا برای بیناب نمایی در ناحیه فروسرخ میانه و دور بسیار مورد توجه هستند.
در تولید یک لیزر غیرخطی سعی بر این است که اثر walk-off که ناشی از غیر هم راستا بودن بردار اتتشار موج و بردار پوئنتینگ است به حداقل ممکن کاهش یابد5]و .[4 این اثر طول برهمکنش موثر در بلور را کاهش می دهد و بر توان خروجی لیزر بدست آمده اثر می گذارد. در این مقاله ضمن محاسبه زوایای جورشگی فاز بلور BGS امکان دمش و کوک پذیری این بلور را در طول موجهای دمش مختلف را بررسی خواهیم کرد. پس از آن به ازای همه زوایای جور شدگی فاز بدست آمده، میزان Walk-off را محاسبه می کنیم. محاسبات را برای سه لیزر با طول موج های =532, 1064,1500 nm انجام داده ایم و بهترین لیزر را برای دمش بلور BGS را نشان داده ایم.
-2 محاسبه اثر walk-off دربلورهای دو محوری
در بلورهای دو محوری ضرایب شکست کند nslow و تند nfast در صفحات اصلی بلور تعریف می شوند که با توجه به نوع قطبش معمولی یا غیر معمولی پرتو از یکی آنها استفاده می شود.[2] مقدار زاویه walk-off تابع طول موج و زاویه جورشدگی فاز برای تولید یک لیزر OPO می باشد. زاویه جور شدگی فاز با تعیین نوع قطبش و جهت انتشار پرتو در بلور بر حسب زوایای قطبی و بدست می آید که زاویه میان محور z و راستای انتشار و زاویه میان محور x و تصویر راستای انتشار در صفحه xy است.
-3 محاسبه اثر walk-off
در صفحات اصلی این دو بلور از جورشدگی فاز نوع اول استفاده نمی شود چون ضریب موثر غیر خطی در صفحات اصلی آنها صفر است.[7] در جورشدگی فاز نوع دوم در صفحه های xz و yz لیزر دمش و سیگنال با قطبش عادی و لیزر ایدلر با قطبش غیر عادی هستند. در این دو صفحه لیزر دمش و سیگنال با ضریب شکست تند و ایدلر با ضریب شکست آهسته و در صفحه xy لیزرهای دمش و سیگنال با قطبش غیر عادی و ضریب شکست تند و ایدلر با قطبش عادی و ضریب شکست کند انتشار می یابند.[2]
برای محاسبه اثر walk-off ابتدا ضرایب شکست اصلی بلور را با استفاده از معادلات سلمایر مربوط به هر بلور در طول موج های لیزر دمش - =532, 1064,1500 nm - ، سیگنال و ایدلر محاسبه و سپس به کمک معادله فرنل ضرایب شکست nslow و nfast را برای هر یک از امواج، محاسبه کرده ایم.[2] بدین ترتیب زوایای جورشدگی فاز را به ازای طول موجهای معینی از لیزر های دمش، سیگنال و ایدلر که طول موجهای آنها با توجه به پایستگی انرژی و تکانه خطی بدست می آید و تغییر آنها در یک بازه مناسب بدست آورده ایم پس از آن زاویه walk-off را در هر کدام از زوایای جور شدگی فاز بدست آمده، محاسبه کرده ایم.
