Quang phi tuyến - Sự phát tần số hiệu trong BBO

SỰ PHÁT TẦN SỐ HIỆU HIỆU SUẤT CAO TRONG TINH THỂ BBO HV : La Phan Phương Hạ... Giới thiệu- Laser màu phát ánh sáng xung cường độ cao, dễ điều chỉnh bước sóng ánh sáng phát ra  dùng nhi

SỰ PHÁT TẦN SỐ HIỆU

HIỆU SUẤT CAO TRONG

TINH THỂ BBO

HV : La Phan Phương Hạ

1 Giới thiệu

2 Sơ đồ thực nghiệm

3 Kết quả - thảo luận

4 Kết luận

1 Giới thiệu

- Laser màu phát ánh sáng xung cường độ cao, dễ điều chỉnh bước sóng ánh sáng phát ra  dùng nhiều trong nghiên cứu quang học hiện đại

- Giới hạn : bước sóng nằm trong miền giữa tử ngoại gần ( ≥ 320 nm) và hồng ngoại gần ( 900 nm)

 Để laser màu phát được bước sóng ngắn hơn :

 Tín hiệu ra của laser phải có tần số gấp đôi

 Tần số tín hiệu ra của laser phải được tăng lên khi qua 1 môi trường phi tuyến nào đó

1 Giới thiệu

Để tạo ra ánh sáng có bước sóng ngắn ( 0.9 – 1.5 μm )

 ứng dụng sự phát tần số hiệu trong tinh thể phi tuyến BBO ( β-BaB2O4 )

Tinh thể BBO ( β barium borate ) : β

độ truyền qua cao, ngưỡng phá hủy cao, tính chất hóa học, tính chất cơ học tốt…, có tính hợp pha trong vùng bước sóng rộng  dùng trong phát sóng hài bậc hai từ 190 nm tới

1780 nm

Tinh thể BBO

Sự phát tần số hiệu ( DFG )

phù hợp

1 Giới thiệu

- Để có sự phát tần số hiệu  có điều kiện hợp pha

VD : laser màu ( 422,3 nm ) phát ra bước sóng 700 nm ở góc hợp pha 27,14o

laser màu ( 694,7 nm ) phát ra bước sóng 2 μm ở góc hợp pha 20,05o

 Để tạo ra ánh sáng có bước sóng ngắn ( 0.9 – 1.5 μm )

DFG giữa laser màu ( hoạt chất 6G : 490 – 625 nm ) và laser Nd:YAG ( 1064 μm )

Molecular formula

C28H31N2O3Cl

Molar mass 479.02 g/mol

Density 1.26 g/cm3

Bột Rhodamine 6G trong dung dịch

methanol, phát ra bức xạ vàng khi

chiếu laser xanh.

DFG giữa laser màu ( hoạt chất 6G : 490 – 625 nm ) và laser Nd:YAG ( 1064 μm )

Laser màu

( hoạt chất 6G : 490 – 625 nm )

DFG giữa laser màu ( hoạt chất 6G : 490 – 625 nm ) và laser Nd:YAG ( 1064 μm )

Laser Nd:YAG ( 1064 μm )

Nd :YAG ( 1% Nd )

- Khối lượng của Nd : 0.725%

- Số nguyên tử Nd trong 1 đvtt :

1.38×1020 /cm3

- Bước sóng phát ra : 1064 nm

- Chuyển mức năng lượng :

aluminium garnet pha tạp neodymium )

2 Thực nghiệm cho quá trình DFG

Kích thước chùm laser màu : 2,4 mm

Kích thước chùm laser Nd : YAG 2,1 mm

Kích thước chùm IR ra : 7 mm

Lăng kính Pellin-Broca Gương lưỡng sắc ( dichronic mirro)

Sự hợp pha giữa laser màu và laser Nd : YAG

Khi qua tinh thể BBO :

- ứng với góc hợp pha 22,78o : Laser Nd : YAG được gấp đôi

- ứng với góc hợp pha 30,30o : phát ra IR ở 368,7 nm

Để phù hợp với điều kiện hợp pha :

 Laser màu : phân cực thẳng

 Laser Nd : YAG phân cực ngang

 Tinh thể BBO dài 10 mm, cao 6.5mm ( dọc theo trục truyền của tia bất thường ) và rộng 5 mm ( theo trục thường ) – phủ lớp chống phản xạ MgF 2 ( cho phản xạ thấp nhất ở 615 nm ) và được cắt theo góc 28.5o

3 Kết quả

- Laser màu ( 42 mJ ở 564 nm )

- Laser Nd:YAG ( 33 mJ – 1064

μm )

 Phát ra IR ( 4.5 mJ )  hiệu

suất lượng tử 23 %

4 Kết luận

- DFG trong tinh thể BBO ( từ laser màu và laser Nd : YAG ) cho phát ra IR năng lượng cao trong vùng 0.9 μm - 1.5 μm Hiệu suất lượng tử 23 %.

- Có thể tăng hiệu suất :

 Thay đổi kích thước chùm tia.

 Phủ lớp chống phản xạ lên các thiết bị quang để tăng sự phát xạ IR

 Tách phần phát xạ của laser Nd : YAG lên trước khi dùng để bơm cho laser màu.