Techniklexikon

Frequenzvervielfachung

Laserphysik und -technik, Erzeugung von elektromagnetischen Wellen mit einer Frequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches der Eingangsfrequenz sind. Bei nichtverschwindenden Suszeptibilitäten n-ter Ordnung c⁽ⁿ⁾ (nichtlineare Optik) tritt eine entsprechende Vervielfachung der Grundfrequenz auf, also bei c⁽²⁾ ¹ 0 eine Frequenzverdopplung, bei c⁽³⁾ ¹ 0 eine Verdreifachung der Frequenz etc. Um eine konstruktive Interferenz der Teilwellen zu erhalten, ist es nötig, dass die Bedingung zur Phasenanpassung erfüllt ist,

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wobei k die Wellenzahl der Grundwelle, k_res die der erzeugten Oberwelle der n-fachen Frequenz ist. Um die Erfüllung dieser Bedingung sicherzustellen, betrachtet man den Indexellipsoid des verwendeten nichtlinearen optischen Kristalls. Durch Wahl der Kristallgeometrie und -orientierung (angle tuning) und der Betriebstemperatur (temperature tuning, die Brechzahlen sind temperaturabhängig) kann man gezielt die gewünschte Frequenzvervielfachung für die jeweilige Wellenlänge der Grundfrequenz begünstigen.

Die Effizienz der Frequenzvervielfachung ist proportional zu der n-ten Potenz der Intensität der Grundwelle:

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