Optisch parametrischer Oszillator

Laboraufbau eines OPO

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 in einem parametrischen Prozess 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.

Aus der Energieerhaltung ergibt sich, dass die Summe der Quantenenergien der erzeugten Idler- und Signal-Strahlung der Quantenenergie der Pumpstrahlung entspricht. Für effiziente Frequenzkonversion muss allerdings nicht nur die Energieerhaltung, sondern auch die Phasenanpassungsbedingung erfüllt sein.

Mit diesem Verfahren kann man Laserstrahlung erzeugen, deren Wellenlänge außerhalb der Wellenlängen verfügbarer aktiver Lasermedien liegt.

Weiterhin kann mit optisch nichtlinearen Kristallen die Summen- oder Differenzfrequenz (entsprechend der Summe bzw. Differenz der jeweiligen Quantenenergien) zweier eingestrahlter Lichtwellen erzeugt werden.

Literatur

• Gerorg 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.)