Pěstování jednoduchých krystalů pro experimenty s nelineární optikou

Zde je cvičení pro vás: Zadejte „krystaly“ do svého oblíbeného vyhledávače a uvidíte, co získáte. Pokud jste něco jako my, dostanete hromadu pseudovědeckých příspěvků o léčivé síle krystalů spolu s nabídkami ke koupi toho samého za přemrštěné ceny. Ale kromě toho mají některé krystaly zdánlivě magickou moc – např Schopnost převádět světlo z jedné barvy na druhou.

Nic z toho není magie, samozřejmě. Spíše jako nadšenci do optiky [Les Wright] Vysvětluje, že nelineární optika je o fyzice. Také velká fyzika, jako ta, která udělala z National Ignition Facility první výzkumnou skupinu pro fúzi, která dosáhla bodu „zlomu rentability“, alespoň pokud jde o světelnou energii. K tomu potřebují převést megajouly infračerveného laserového záření skrz viditelné spektrum na ultrafialové světlo, přičemž se spoléhají na masivní krystaly odtučněného dihydrogenfosforečnanu draselného (KDP). Krystaly těchto typů mají v závislosti na způsobu řezání nelineární optické vlastnosti, jako je druhá harmonická generace, která kombinuje dva vstupní fotony do jediného fotonu s dvojnásobnou energií než originál. To má za následek snížení vstupní vlnové délky na polovinu a zdvojnásobení frekvence.

Zatímco proces používaný v NIF produkuje krystaly obřích rozměrů, [Les] Skromnější potřeby a tedy jednodušší proces. Jejich KDP je chemikálie připravená k použití a není nic nápadného na tom, že se přidává do vroucí vody, aby se vytvořil nasycený roztok. Do hodinového sklíčka se nalije trochu roztoku, aby se vytvořily zárodečné krystaly, a celé se to nechá pomalu vychladnout. Pěkný zárodečný krystal je připevněn ke kusu monofilního vlasce a suspendován v nasyceném roztoku a s dostatečným časem se vytvoří krystaly dobré velikosti. Když se krystal umístí do dráhy 1 064 nm IR laserového paprsku a opatrně se vůči paprsku otáčí, snadno vytváří jasně zelený laserový výstup.

To je skvělá věc a těšíme se, kam se podíváme [Les] jde s tímto. Dalším dobrým krokem může být leštění krystalů, aby byly opticky čistší, stejně jako pěstování větších krystalů.