Masalan, atsetilen generatori, muz generatori

Hodisaning paydo bo'lish mexanizmi [ tahrir | kodni tahrirlash ]

Chiziqli optikada elektromagnit to'lqin tarqaladigan muhit zaryadlarining majburiy tebranishlari tashqi maydon chastotasida sodir bo'ladi, buning natijasida tushayotgan, aks ettirilgan va singan to'lqinlar bir xil chastotaga ega. Bunda muhitning induksiyalangan elektr qutblanishi{\displaystyle {\overrightarrow {P}}} , dipol momentlarining zichligi bilan aniqlanadi, elektr maydon kuchiga chiziqli bog'liq:
{\displaystyle {\overrightarrow {P}}=\varepsilon _{0}\chi {\overrightarrow {E}}}
qayerda{\displaystyle \chi} - muhitning dielektrik sezgirligi.
Voqea sodir bo'lgan to'lqinning yuqori intensivligida muhit molekulalarida zaryad tebranishlarining garmonikligi sezilarli bo'ladi va zarralar bir nechta chastotali to'lqinlarni chiqarishi mumkin ({\displaystyle 2\omega,3\omega} va hokazo.). Bunday holda, polarizatsiyaning tashqi elektr maydonining kuchiga bog'liqligi kichik parametrda Teylor seriyasi sifatida ifodalanishi mumkin.{\displaystyle \mu ={E \over E_{atom}}} :
{\displaystyle {\overrightarrow {P}}=\varepsilon _{0}(\chi _{1}{\overrightarrow {E}}+\chi _{2}{\overrightarrow {E^{2}}}+ \chi _{3}{\overrightarrow {E^{3}}}+...)}
O'rtacha sezuvchanlik{\displaystyle {\chi _{i+1} \over \chi _{i}}\propto {E \over E_{atom}}}  indeks ortib borishi bilan tez pasayadi, shuning uchun ta'sirning chiziqli bo'lmaganligi tartibi qanchalik baland bo'lsa, chiziqli bo'lmagan effektlarning namoyon bo'lishi uchun zarur bo'lgan birlamchi yorug'lik to'lqinining talab qilinadigan intensivligi shunchalik yuqori bo'ladi.
Parametrik generatsiya o'rta javobning ikkinchi darajali chiziqli bo'lmagan effektlaridan biridir. Faqat tsentrosimmetrik bo'lmagan muhitlar ikkinchi darajali chiziqli bo'lmaganlikka ega. Tsentrosimmetrik muhitda bu chiziqli bo'lmaganlik xuddi shunday nolga teng. Kvadrat chiziqli bo'lmagan muhitda:
{\displaystyle P^{nochiziqli}=\varepsilon _{0}\chi _{2}E^{2}}
Bunday muhitda chastotali nasos to'lqini{\ displaystyle \ omega _ {3})  chastotalar bilan ikki to'lqinga bo'linadi{\ displaystyle \ omega _ {1})  va{\displaystyle \omega _{2}} , ular bo'sh va signal to'lqinlari deb ataladi, shuning uchun munosabatlar bajariladi:
{\displaystyle \omega _{1}+\omega _{2}=\omega _{3})
Har uch to'lqinning tarqalish yo'nalishi, ular bo'ylab to'lqinlar intensivligi chastotalar bilan to'planadi.{\ displaystyle \ omega _ {1})  va{\displaystyle \omega _{2}}  Sinxronizm yo'nalishi deyiladi va quyidagi ifodadan aniqlanadi:
{\displaystyle {\overrightarrow {k_{1}}}+{\overrightarrow {k_{2}}}={\overrightarrow {k_{3}}}} ,
qayerda{\displaystyle {\overrightarrow {k_{1}}},{\overrightarrow {k_{2}}},{\overrightarrow {k_{3}}}} chastotalarga mos keladigan to'lqin vektorlari{\ displaystyle \ omega _ {1}) ,{\displaystyle \omega _{2}} ,{\ displaystyle \ omega _ {3}) .
Shuni ta'kidlash kerakki, bu ifoda vektor shaklida yozilgan. Ushbu holatning alohida holati skaler sinxronizm bo'lib, u amalda ko'pincha qo'llaniladi.
Parametrik avlodning rivojlanishini quyidagicha tavsiflash mumkin. Kuchli to'lqin chastotali chiziqli bo'lmagan kristallda tarqalsin{\ displaystyle \ omega _ {3}) (nasos to'lqini). Kristalda doimo o'ta zaif, xaotik signallar ko'rinishidagi maydon tebranishlari mavjud. Keyin fazalarni moslashtirish shartlari qondirilsa , u holda chastotalar bilan to'lqinlar{\ displaystyle \ omega _ {1})  va{\displaystyle \omega _{2}}  nasosdan energiya olib, kristall orqali o'tayotganda eksponent ravishda ortadi. Agar biz chastotali to'lqinda fikr-mulohazalarni amalga oshirsak{\ displaystyle \ omega _ {1}) , yoki ikkala chastotada ham chiziqli bo'lmagan muhitni mos keladigan rezonatorga joylashtirish orqali, keyin etarli nasos intensivligi bilan parametrik hosil bo'ladi. Nasosning chegara intensivligi, har doimgidek, chastota to'lqinining kuchayishi teng bo'lishi sharti bilan aniqlanadi.{\ displaystyle \ omega _ {1}) rezonatorni to'liq chetlab o'tish uchun bir xil chastotadagi yo'qotishlar qiymati bilan. Qayta aloqa bitta to'lqinda amalga oshirilganda, generator bitta rezonator deb ataladi. Ikkinchi holda - ikki rezonator. Ikki rezonatorli generatorning qo'zg'alish chegarasi bitta rezonatorga qaraganda ancha past. Biroq, ikki rezonatorli generatorda chastotani silliq sozlashni ta'minlab bo'lmaydi, chunki har bir rezonatorning o'z rejimlari va har bir chastota uchun rezonator uchun intermode intervallari mavjud.{\ displaystyle \ omega _ {1})  va{\displaystyle \omega _{2}}  har xil (muhitning moddiy dispersiyasi tufayli). Shuning uchun bunday generatorda to'lqin uzunligini sozlash bosqichma-bosqich bo'ladi. Yagona rezonatorli parametrik osilatorda ikkinchi chastota uchun uzunlamasına rejimlar mavjud emas, chunki u uchun rezonator yo'q va shuning uchun bunday osilatorni sozlash yanada yumshoqroq bo'ladi.
Parametrik generatorning vaqtinchalik va fazoviy kogerentligining xarakteristikalari lazer uchun bo'lgani kabi, optik rezonator tomonidan aniqlanadi. Zamonaviy parametrik generatorlar rekord darajadagi namunalar uchun fotonlar soni bo'yicha 25-30% dan 90% gacha bo'lgan konversiya samaradorligiga ega.