Главная > Нелинейно-оптические преобразователи инфракрасного излучения
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ НЕЛИНЕЙНОЙ ОПТИКИ

В силу линейности уравнений Максвелла при заданных значениях зарядов и токов нелинейность в оптике связана со свойствами отклика среды на поле. Это действительно так, пока можно пренебрегать рождением электронно-позитронных пар, т. е. нелинейностью самого вакуума. Один из вариантов традиционного подхода в нелинейной оптике состоит в том, что любая среда описывается с помощью диэлектрической проницаемости которая для нелинейной среды сама зависит от электромагнитного поля. Ясно, что при этом волновое уравнение оказывается с математической точки зрения сугубо нелинейным. В книге в дальнейшем будем использовать другой подход, задавая свойства среды вектором поляризации, фигурирующим в правой части волнового уравнения. Очевидно, что волновое уравнение остается линейным относительно поля и поляризации, а все «нелинейности» выносятся за рамки этого уравнения и определяются зависимостью вектора поляризации в данной среде от электромагнитного поля (материальными уравнениями). Такой подход, математически эквивалентный первому, физически более естественен и, как следствие, позволяет сформулировать некоторые свойства нелинейно-оптических явлений (например, синхронизм) безотносительно к конкретным свойствам среды, типу нелинейного процесса, величине поля и т. д. Кроме того, он облегчает введение приближений заданного поля в случае достаточно слабых полей.

§ 1. КАЧЕСТВЕННАЯ КАРТИНА

Для понимания физических явлений нелинейной оптики рассмотрим традиционную в оптике модель среды, состоящей из неподвижных, взаимодействующих между собой, осцилляторов во внешнем световом поле. В ней учет нелинейных эффектов означает учет энгармонизма осцилляторов (либо нелинейную зависимость сил трения от поля).

В простейшем варианте одномерного осциллятора с кубическим энгармонизмом уравнение движения имеет вид

Ограничимся такими полями, при которых нелинейность Полезно рассмотреть поведение такого осциллятора в бигармоническом поле: В первом приближении теории возмущений имеем

(для определенности

Уравнение для принимает вид

Вынуждающая сила для здесь имеет гармоники на частотах Нас будут интересовать суммарные и разностные компоненты Тогда

Поскольку спектр излучаемого диполем поля воспроизводит спектр колебаний этого диполя, то происходит генерация средой электромагнитного излучения суммарной и разностной гармонии. Как следует из уравнений Максвелла, амплитуда гармоник определяется плотностью дипольного момента единицы объема где число осцилляторов в единице объема. Оценим в резонансной и нерезонансной ситуациях. В первом случае а во втором Для оценки параметра 3 будем считать, что в нерезонансном случае х порядка боровского радиуса при значениях амплитуды внешнего поля порядка амплитуда атомного поля). Отсюда Нелинейная восприимчивость определяемая равенством оценивается как в нерезонансном случае, а в резонансном случае она больше в раз.

Оценим максимально возможную амплитуду поля на суммарной (разностной) частоте Для этого нужно учесть интерференцию излучения, рожденного в разных частях среды. Поскольку фаза наведенной поляризации определяется фазами полей характерный размер фазовой структуры порядка К. Если добиться в каком-либо направлении когерентного сложения полей от разных точек среды, то произойдет усиление амплитуды поля в число излучающих на размере среды слоев в раз. Конкретные условия такого согласования разобраны в § 3.

Таким образом, максимально возможная интенсивность (плотность потока энергии) суммарного (разностного) излучения

Коэффициент преобразования при см и может быть порядка единицы для накачки с интенсивностью порядка

Отметим, что коэффициент преобразования линейно зависит от интенсивности накачки. При использовании в качестве накачки излучения непрерывных лазеров с интенсивностью следует ожидать значений

1
Оглавление
email@scask.ru