生活中常見的有固體激光器、氣體激光器和半導體激光器等激光器件,它們可產(chǎn)生從可見光到紅外范圍內(nèi)小日波長的激光輻射,其波長南產(chǎn)生受撤輻射的兩個能級之間的能級差決定。如何將激光焊接機所用激光器產(chǎn)生的頻率為激光變換為頻率為帆的激光,即激光的頻率變抉技術(shù)。這種技術(shù)在激光應(yīng)用中只有重要意義,因為許多實際應(yīng)用需要的激光波并不能出激光介質(zhì)的受澈輻射直接產(chǎn)生,必須利用激光頻率變換技術(shù)獲得,本章主要討論利用非線性光學的方法實現(xiàn)激光頻率變換的技術(shù),其物則基礎(chǔ)足使只有似高功率密度的激光通過某些介質(zhì),引起這些介質(zhì)產(chǎn)生非線性極化,從而產(chǎn)生新波長的激光。
首先介紹非線降極化的基礎(chǔ)知識,然后從Maxwell方程出發(fā)推導非線性耦臺渡方程,以耦含波方程為基礎(chǔ)討論利用非線陛光學的方法實現(xiàn)激光倍頻的原理和方法以及光學和頻和差額的原理,最后討論光學參暈振蕩和參量放火的原理和技術(shù)。
介質(zhì)的非線性極化
激光焊接機激光頻率變換技術(shù),其物理基礎(chǔ)是激光作用于非線性介質(zhì)引起介質(zhì)的1I線件極化,因此首先簡要說明介質(zhì)在外加光場(電場)作用L產(chǎn)午極化的物理過程。
從微觀上講,介質(zhì)原子或分子在外加光場作用下,內(nèi)部電荷的分布和運動狀忐發(fā)生變化,激光焊接機介質(zhì)中的粒子會偏離其仞始的個衡位置,其中,正離子和原子核將沿著電場的作用方向偏高,負高子和電子將沿著電場作用的反方向偏離。這種正負電荷中心的分離使介質(zhì)原了或分了在外加光場作用F產(chǎn)牛極化,進~在介質(zhì)界產(chǎn)生電偶極了,電偶極了的大小用電偶極矩米定量描述。由于光波是時間的周期函數(shù),所以各個電偶極子隨時間作周期振動,這種受迫周期振動的頻率與入別光波場的頻率相川。這些振動的電偶檄子是一種新的電磁場的源,其振蕩頻率與入射光波的振蕩頻率相同,占們也耍輻射電磁波,激光焊接機所輻射的電磁波的頻率與入刖光波的頻率柑川。人暈原于或分子輻射的電磁被的魯加形成介質(zhì)中的電極化強度。
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