способ параметрической генерации периодических колебаний

Формула изобретения

Способ параметрической генерации периодических колебаний, при котором на вход параметрического преобразователя частоты подают в качестве питания колебания с частотой , отличающийся тем, что на входы параметрического преобразователя с повышением частоты дополнительно подают колебания с частотой где w>>, получают на выходе колебания с частотой ++q= 2, где q - целое, уменьшают частоту этого колебания в 2 раза с помощью вырожденного параметрического делителя частоты на 2 и большую часть мощности полученного излучения снова подают на вход преобразователя с повышением частоты, замыкая тем самым петлю обратной связи для сигналов с частотой , а оставшуюся часть мощности используют в качестве выхода генерируемых колебаний.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано для генерации в широком диапазоне длин волн светового когерентного излучения.

Известны способы генерации когерентного светового излучения с использованием различных типов лазеров. Однако при этом для каждого конкретного типа лазера длина волны генерируемого света находится в узком диапазоне, определяемом используемой в лазере активной средой. Кроме того, КПД многих типов лазеров, работающих в непрерывном режиме, достаточно низок и составляет в настоящее время доли процента.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению способ генерации когерентного светового излучения, используемый в параметрических генераторах резонаторного [1] и волноводного типа [2] Во всех этих системах используется один и тот же способ передачи энергии источника питания генерируемому излучению, при котором в качестве накачки используется когерентное оптическое излучение, длина волны которого сравнима с длиной волны генерируемого. Недостатком этого способа является необходимость в дорогостоящем источнике питания, который должен выдавать когерентное оптическое излучение.

Предлагаемый способ позволяет получить когерентное световое излучение в широком заранее выбранном диапазоне длин волн. При этом в качестве источника питания используется обычный высокочастотный генератор, энергия которого горазда дешевле энергии когерентного светового излучения, требуемого в указанном прототипе.

Сущность изобретения состоит в следующем. При помощи параметрического реактивного преобразователя с повышением частоты осуществляют преобразование оптического сигнала с несущей в оптический сигнал с удвоенной частотой 2=+q,, где частота накачки , коэффициент умножения частоты накачки (q целое). В соответствии с соотношениями Мэнли-Роу, определяющими связь между мощностями и частотами входных и выходных сигналов в произвольном реактивном преобразователе [3] мощность результирующего сигнала с частотой 22 при отсутствии в системе потерь в 2 раза больше мощности исходного сигнала с частотой w за счет мощности, поступающей от накачки с частотой W...

Результирующий сигнал подают на известный вырожденный параметрический делитель частоты на 2 [4] На его выходе частота сигнала снова оказывается равной w, а мощность выходного сигнала теоретически может быть равна мощности входного сигнала с частотой 22.. Полученный сигнал с частотой подают на вход рассмотренного преобразователя частоты вверх, замыкая таким образом петлю обратной связи. В идеальном случае при отсутствии потерь коэффициент усиления по мощности в рассматриваемой системе равен 2. В реальном случае с учетом потерь этот коэффициент должен быть больше 1. При этом в системе могут быть возбуждены и поддерживаться колебания на частоте w за счет энергии высокочастотной накачки с частотой W. Генерация может быть осуществлена в любом частотном диапазоне, где может быть обеспечено выполнение указанного выше условия, чтобы коэффициент усиления в замкнутом петле обратной связи был больше 1.

В световом диапазоне в качестве параметрического преобразователя с повышением частоты могут быть использованы известные устройства, обеспечивающие увеличение несущей света в 2 раза [5] а в качестве вырожденного параметрического делителя частоты на 2 известный интегрально-оптический генератор второй гармоники [6] в котором обеспечен фазовый синхронизм между распространяющимися по световоду сигналами с частотами 2 и w и который представляет собой канальный световод длиной около 1 см в нелинейной среде типа LiNbO₃.

Литература

1. Шен И.Р. Принципы нелинейной оптики. М. Мир, 1989, стр. 128 132.

2. Новые физические принципы оптической обработки информации. М. Наука, 1990, стр. 98 99.

3. Хаус Х. Волны и поля в оптоэлектронике. М. Мир, 1989, стр. 132.

4. Шен И.Р. Принципы нелинейной оптики. М. Мир, 1989, стр. 132.

5. Торчигин В.П. О возможности использования взаимодействия акустических и световых волн в волоконных световодах для генерации коротких световых импульсов. Квантовая электроника, том 20, п. 3 с. 276 282 (1983).

6. Yamada M. Kishima K. Fabrication of periodically reversed domain structure for SHG in LiNbO₃ by direcct alectron beam lithography at room temperature. Electronics Letters, 1991, v.27, no 10, pp. 828 830.