CrPM1

1 LBOにおける第二高調波発生のクリティカル位相整合。基本波(赤)と第二高調波(緑)の偏光方向は、ビーム方向に垂直であり、互いに直交している。

クリティカル位相整合(角度位相整合とも呼ばれる)は、複屈折結晶におけるいくつかの非線形プロセスの位相整合を得る技術である。相互作用するビームは、屈折率楕円体の軸に対してある角度で整列される。ほとんど全ての場合、屈折率楕円体(常光線)の1つの軸に沿って1ないし2つの波が偏光され、一方、残りの1ないし2つの波は、他の2つの軸(異常光線)にまたがる平面と、ある可変角度で偏光される。伝搬角を調節することは、異常光線の屈折率(異常屈折率とも呼ばれる)に影響を与える一方で、常光線の屈折率は一定のままである。そして、いくつかの角度に対して、位相整合を達成することができる。

一例として、図1は、XY平面内の偏光oo-eを有し、タイプⅠ方式に基づくLBOにおける第二高調波発生の位相整合ビーム方向と偏光方向を示している。ビームはXY平面内を伝搬し、基本偏光が常光線(o, ここではZ方向)と、第二高調偏光は異常光線(e, Y軸に対して角φを有する)であることを意味している。

図2は、必要されるパラメータを示し、例えば、ポンプ波長が800nmの場合、位相整合角φ は31.6°でなければならず、実効非線形光学定数は0.72pm/Vである。また、第二高調波ビーム(図示なし)のウォークオフ角は、16.5mradである。

CrPM2

2室温でのLBO周波数二倍化のクリティカル位相整合における位相整合角(赤、左軸)と実効非線形光学定数(青、右軸)、XY平面内のoo-e構成。示された角度は、図1におけるφである。この位相整合方式は、1064nmから532nmへの周波数二倍化に適しているが、非線形性の減少およびウォークオフ角度の増加のため、これより短い波長にはそれほど適していない。(図示なし)

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