Optisch parametrischer Oszillator

Ein in der Lasertechnik angewendeter optisch parametrischer Oszillator (Abk. OPO, englisch optical parametric oscillator) besteht im Wesentlichen aus einem optisch nichtlinearen Kristall, z. B. Beta-Bariumborat (BBO), in einem optischen Resonator. Der Kristall erzeugt aus einer eingestrahlten Pumpwelle über die nichtlineare Drei-Wellen-Wechselwirkung Strahlung zweier Wellenlängen, sog. Signal- und Idler-Strahlung. Entweder die erzeugte Idler- oder die Signal-Strahlung wird teilweise über einen Spiegel rückgekoppelt. Dadurch erhöht sich bei jedem Durchlauf durch den Kristall die Energie der resonanten Welle. So kann eine parametrische Verstärkung mit nennenswerter Konversionseffizienz erfolgen, da der Prozess nicht mehr aus dem parametrischen Rauschen starten muss.

Laboraufbau eines OPO

Aus der Energieerhaltung ergibt sich, dass die Summe der Quantenenergien der erzeugten Signal- und Idler-Strahlung der Quantenenergie der Pumpstrahlung entspricht und somit gleiches für die Frequenzen ${\displaystyle f_{P}=f_{S}+f_{I}}$. Für effiziente Frequenzkonversion muss allerdings nicht nur die Energieerhaltung, sondern auch die Phasenanpassungsbedingung erfüllt sein.

Mit diesem Verfahren k​ann man Laserstrahlung erzeugen, d​eren Wellenlänge außerhalb d​er Wellenlängen verfügbarer aktiver Lasermedien liegt.

Des Weiteren k​ann mit optisch nichtlinearen Kristallen d​ie Summen- o​der Differenzfrequenz (entsprechend d​er Summe bzw. Differenz d​er jeweiligen Quantenenergien) zweier eingestrahlter Lichtwellen erzeugt werden.

Die ersten durchstimmbaren optischen parametrischen Oszillatoren wurden 1965 a​n den Bell Laboratories d​urch Joseph A. Giordmaine u​nd Robert C. Miller entwickelt.

Literatur

• Georg A. Reider: Photonik – Eine Einführung in die Grundlagen. Springer-Verlag, Wien 2005, ISBN 3-211-21901-3 (im Speziellen Kapitel 8)

Weblinks

• Optical Parametric Oscillators in der Encyclopedia of Laser Physics and Technology (engl.)