E e −iω2 t}
3.2.1. Sơ đồ HABH của laser màu băng rộng sử dụng hệ tán sắc.
ánh sáng laser sau khi đi ra khỏi BCH là một chùm ánh sáng có bớc sóng nằm trong vùng ∆λ ∈ (λ1, λ2). Điều chỉnh từng bớc sóng riêng lẻ của laser màu tr- ớc khi vào TTPT bằng hệ tán sắc: cặp cách tử hoặc cặp lăng kính để thoả mãn h- ớng hợp pha. S. Saikan đã sử dụng sơ đồ HABH của laser màu bằng hệ cách tử tán sắc (hình 3.2.1) Với sơ đồ này thì không cần quay tinh thể. Trên sơ đồ, thấu kính L1 đợc đặt sau khi chùm sáng qua cách tử G2. Thấu kính L1 là thấu kính hội tụ. Đặt TTPT tại tiêu diện của thấu kính L1. Nh vậy L1 có tác dụng làm thay đổi góc tới của laser màu băng rộng ( λ1, λ2) khi vào tinh thể. Thấu kính hội tụ L2 có tiêu cự nhỏ hơn thấu kính L1 và đặt song song với L1 nhằm mục đích tạo ra các sóng HABH có phơng truyền song song với nhau. Và nh thế ánh sáng ta thu đợc từng nhóm bớc sóng độc lập với nhau trong phổ huỳnh quang của laser màu, nhờ phát HABH trong TTPT có thể thu đợc ánh sáng nằm trong vùng tử ngoại.
Hình 3.2.1: Sơ đồ phát HABH của laser màu băng rộng [17]
Các tính toán có thể đợc tóm tắt nh sau:
Góc hợp pha ngoài θm và góc tới tinh thể θ trong hình 3.2.1 đợc xác đinh theo ∆λ: θm = (0) m θ + (1) m θ ∆λ + (2) m θ ∆λ2 +… (3.2.1a) θ = θ(0)+ θ(1)∆λ + θ(2)∆λ2 +… (3.2.1b)
Trong đó ∆λ là hiệu bớc sóng của sóng cơ bản và sóng trung tâm của laser màu băng rộng. Có thể chọn θ = θ bằng cách sử dụng hệ quang nh trên hình
Cánh tử G 1 G2 TTPT L2 UV f L1 l λ2 λ1 a Laser màu
(3.2.1). θ(0) = (0)
m
θ đạt đợc khi quay tinh thể thoả mãn điều kiện hợp pha tại sóng trung tâm. Đạo hàm bậc nhất (1)
m
θ và θ(1) có thể thay đổi bằng cách chọn giá trị tối u l/f, trong đó l là khoảng cách giữa hai yếu tố tán sắc và f là tiêu cự của thấu kính L1. Giá trị đạo hàm bậc hai (2)
m
θ và θ(2) có thể bỏ qua bằng cách lựa chọn chất làm cách tử (hoặc lăng kính).
Ví dụ, ta xét hoà âm bậc hai của laser màu Rd-6G băng rộng có bớc sóng từ 0,57 àm đến 0,61 àm trong tinh thể KDP.
Khi một chùm sóng laser có bớc sóng nằng trong khoảng (λ1, λ2) tới cách tử G1với góc tới γ thì góc tán xạ β đợc xác định [9],[17]: sin γ + sin β = mD.λ (3.2.2) trong đó: m là bậc cách tử. D là hằng số đặc trng cho cách tử. Nếu chọn cách tử bậc một (m =1) thì (3.2.2) trở thành: sinγ + sin β = dλ
hay β=arcsin(λ/D - sinγ) (3.2.3) Sau khi tán xạ trên cách tử G2, chùm tia laser màu băng rộng sẽ tách thành các tia có bớc sóng khác nhau và song song với nhau. Độ rộng của chúng sẽ là:
a = l (tg β1 - tg β2). cos γ (3.2.4)
Đặt tinh thể phi tuyến tại tiêu diện của thấu kính L1. Góc giới hạn giữa hai tia bớc sóng λ1 và λ2 khi vào TTPT là ∆θ đợc xác định:
tg ∆2θ =2af (3.2.5) ⇔ a = 2f tg ∆2θ (3.2.6) Từ (3.2.4) và (3.2.6) ta suy ra: 2ftg 2 θ ∆ = l (tg β1 - tg β2). cos γ (3.2.7)
Khi l và f thay đổi thì ∆θ thay đổi, điều đó có nghĩa là ta có thể thay đổi l và f sao cho chùm laser đi vào tinh thể phi tuyến đều hợp pha và cờng độ phát hoà âm bậc hai là lớn nhất.
S. Saikan đã đa ra thí nghiệm sử dụng hệ cách tử tán sắc và bằng cách quay hớng của tinh thể thoã mãn góc hợp pha đối với các bớc sóng nằm trong dải từ λ1
đến λ2.