 |
Нелинейно-оптические явления и условия их реализации: вынужденное комбинационное рассеяние света; параметрические эффекты; сложение и вычитание частот
|
|
|
|
Нелинейная оптика — раздел оптики, в котором исследуется совокупность оптических явлений, наблюдающихся при взаимодействии световых полей с веществом, у которого имеется нелинейная реакция вектора поляризации на вектор напряженности электрического поля световой волны. Появление нелинейной оптики связано с разработкой лазеров, которые могут генерировать свет с большой напряженностью электрического поля, соизмеримой с напряженностью микроскопического поля в атомах.
При большой интенсивности излучения главную роль играют многофотонные процессы, когда в элементарном акте поглощается несколько фотонов.
При большой интенсивности излучения возникают эффекты самовоздействия приводящие к изменению исходных свойств вещества под влиянием излучения.
При вынужденном комбинационном рассеянии (ВКР) световая
волна возбуждает молекулярные колебания, на которых затем проис- ходит рассеяние этой волны.
. При вынуж-денном рассеянии резко возрастает интенсивность антистоксова излу-
чения, имеющего характерную направленность; если стоксово излуче-
ние направлено в основном вдоль падающего луча, то антистоксово –
образует конические поверхности вокруг этого направления. Эти по-
верхности отображаются на экране в виде цветных колец
Вынужденное комбинационное рассеяние, в отличие от спон-
танного, возникает при интенсивностях светового пучка, превышаю-
щих некоторую пороговую величину. Ширина спектральной линии
выходного излучения при этом уменьшается (при падении монохрома-
тической волны – до 1 5÷50 ГГц 10 см–7), а эффективность преобразо-
вания возрастает на несколько порядковКомбинационное рассеяние света не всегда связано с колебательными возбуждениями. В явлениях ВКР
|
|
|
могут играть роль также элек-
тронные возбуждения; в этом
случае может иметь место взаи-
модействие фотонов уже
не с оптическими фононами, а с
экситонами.
параметрического преобразования –эффекта обратого сложению частот двух мощных волн.
При параметрическом преобразовании один фотон с энергией 
превращается в два фотона, энергии которых удовлетворяют закону сохранения 
. Преобразование происходит наиболее эффективно, когда опять выполняется условие фазового синхронизма 
.. Исходно имеется мощная световая волна от лазера на частоте 
. Если в среде уже имеется волна на частоте 
, то мощная волна и затравочная преобразуются в излучение на частоте 
. И наоборот слабая волна на частоте совместно с мощной исходной волной преобразуются в свет на частоте 
.
Во общем то встают те же вопросы о вечном двигателе первого родао рода. Кроме того не совсем понятно с чего все начинается, если в начальный момент вторичное излучение отсутствует. Говорят, что все равно есть флуктуации.
64.Самовоздействие света в нелинейной оптической среде; самофокусировка и дефокусировка пучка
Самовоздействия световых волн – это волновые явления, обусловленные вещественной состав-
ляющей нелинейных восприимчивостей Re χ(k) и приводящие к пере-
излучению световой волны на исходной частоте.
К числу самовоздействий световых волн относятся:
• самофокусировка;
• самодефокусировка.
Эффекты самовоздействия определяют поведение мощных
световых (лазерных) пучков в большинстве сред, включая и актив-
ную среду самих лазеров.
Самофокусировка– это явление самопроизвольного сжатия
апертурно-ограниченного пучка света в кубично-нелинейной среде
с положительным рефракционным индексом, которое сопровожда-
ется увеличением плотности мощности излучения в поперечном
|
|
|
сечении и образованием нитевидных волноводных каналов в такой
среде.
Преобразование световой волны
в сходящуюся при самофокусировке
физические причины эффекта самофокусиров-
ки заключаются в изменении показателя преломления среды в силь-
ном световом поле. Среда в зоне пучка становится оптически не-
однородной; показатель преломления среды определяется при этом
распределением интенсивности световой волны. Это приводит к
явлению нелинейной рефракции,
.В случае n 2 < 0 оптическая среда играет роль отрицательной
(расходящейся) линзы, и световой пучок дефокусируется (рис. 20,
кривая 2). Близкая задача о тепловой дефокусировке рассмотрена
в п. 1.1.
Необходимой для проявления самовоздействий мощностью
обладает лазерное излучение.
|
|
|
