Uprawa prostych kryształów do eksperymentów z optyką nieliniową

Oto ćwiczenie dla Ciebie: wpisz „kryształy” w swojej ulubionej wyszukiwarce i zobacz, co otrzymasz. Jeśli jesteś podobny do nas, dostaniesz mnóstwo pseudonaukowych postów na temat uzdrawiającej mocy kryształów wraz z ofertami zakupu tego samego po wygórowanych cenach. Ale poza tym niektóre kryształy mają pozornie magiczną moc – np Zdolność do konwersji światła z jednego koloru na inny.

Nic z tego nie jest oczywiście magią. Raczej jako pasjonaci optyki [Les Wright] Wyjaśnia, że ​​w optyce nieliniowej chodzi o fizykę. Również wielka fizyka, taka jak ta, która uczyniła z National Ignition Facility pierwszą grupę badawczą zajmującą się syntezą jądrową, która osiągnęła próg rentowności, przynajmniej pod względem energii świetlnej. Aby to zrobić, muszą przekształcić megadżule promieniowania laserowego w podczerwieni przez całe spektrum widzialne w światło ultrafioletowe, opierając się na masywnych kryształach odtłuszczonego diwodorofosforanu potasu (KDP). W zależności od tego, jak są cięte, kryształy tego typu mają nieliniowe właściwości optyczne, takie jak generowanie drugiej harmonicznej, które łączy dwa fotony wejściowe w jeden foton o dwukrotnie większej energii niż oryginał. Powoduje to zmniejszenie długości fali wejściowej o połowę, podwajając częstotliwość.

Podczas gdy proces stosowany w NIF wytwarza kryształy o gigantycznych proporcjach, [Les] Skromniejsze potrzeby, a zatem prostszy proces. Ich KDP jest gotowym do użycia środkiem chemicznym i nie ma nic nadzwyczajnego w dodawaniu go do wrzącej wody w celu uzyskania nasyconego roztworu. Niewielką ilość roztworu wlewa się do szkiełka zegarkowego, aby utworzyć kryształy zarodkowe, a całość pozostawia się do powolnego ostygnięcia. Ładny kryształ jest przyczepiony do kawałka żyłki monofilamentowej i zawieszony w nasyconym roztworze, a po odpowiednim czasie tworzą się kryształy dobrej wielkości. Po umieszczeniu na ścieżce wiązki lasera podczerwonego o długości fali 1064 nm i ostrożnym obróceniu względem wiązki kryształ z łatwością wytwarza jasnozielony sygnał lasera.

To świetna rzecz i nie możemy się doczekać, aby zobaczyć, gdzie [Les] idzie z tym. Polerowanie kryształów, aby uczynić je optycznie czystszymi, może być kolejnym dobrym krokiem, podobnie jak hodowanie większych kryształów.