非線性光學(xué)-全文預(yù)覽
【正文】 足的基本方程 ， 即光波傳播的波動方程 。 強(qiáng)光作用下，密度起伏和溫度起伏的運(yùn)動方程： ? ? )]([)(212)()(*21*212202202222TEETETvtvtT????????????????????????r?pp??r?rr??2020/6/30 ? ? *210*2120)(1)1()(EtETTEnctCTtCTvTv??????????????????r?pp?r???r將 TETEP NL ??????2201 )(414)( r?prpr??*1*102 )(414)( TETEP NL ??????r?prpr??帶入電磁場方程中，三個方程一起描述了受激熱散射。 由于它是一種高階過程 ， 故雙光子吸收截面常常比單光子吸收截面小許多個數(shù)量級 。簡并四波混頻就是參與混頻的各個波的頻率相同。 為了在介質(zhì)中形成光柵 ， 要求兩個場的點積不為零 ，即要求和波的偏振應(yīng)有一定重疊 。當(dāng)頻率為 的探測場通過長度為 l 的介質(zhì)后，它的 x和 y分量經(jīng)受到一個相對相差： 這一相差改變了探測光束的偏振態(tài)。由于光線是沿與波前垂直的方向傳播的，所以光束就象被自己所聚焦。該細(xì)絲對應(yīng)著運(yùn)動焦點的軌跡，其直徑對應(yīng)著焦點的直徑，而細(xì)絲強(qiáng)度對應(yīng)著聚焦區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)度。該后向受激布里淵散射與剩余的入射激光相交，因而被有效放大，并消耗入射激光的功率。但它不是一個穩(wěn)定的狀態(tài)，吸收或散射引起激光 功率的任何很小的衰減就可破壞自聚焦和衍射之間的平衡。更一般地說，這種現(xiàn)象發(fā)生在具有 的吸收介質(zhì)中，激光引起的熱效應(yīng)所產(chǎn)生的自散焦稱為熱自散焦。如果 為負(fù)值，相反可能會導(dǎo)致脈沖的前沿變陡的現(xiàn)象。從細(xì)絲輸出的光束有一個自相位調(diào)制及其相應(yīng)的頻率調(diào)制： ltEncltnc 22 )()/()()/( ??? ????t?????? /)( ??自相位調(diào)制 2020/6/30 當(dāng)光的群速度通過感應(yīng)的 而依賴于光強(qiáng)時，就可能出現(xiàn)脈沖的自突陡。從物理上來看，自散焦類似于自聚焦，差別是波前畸變被倒轉(zhuǎn)了。因此，后向受激布里淵散射輸出是以一個很強(qiáng)的毫微秒脈沖的形式出現(xiàn)。特別是在吸收介質(zhì)中，由于介質(zhì)通過光吸收而被加熱引起一個正的： 如果溫度上升使增大，且 為正值，則可能產(chǎn)生自聚焦，即稱為熱自聚焦。 現(xiàn)象：光束分裂成一些很強(qiáng)很細(xì)的細(xì)絲。 如果光場感應(yīng)的折射率變化 是正的，具有較高強(qiáng)度的光束中心部分所經(jīng)受到的折射率應(yīng)比其邊緣部分所經(jīng)受到的折射率大，因此，光束中心部分傳播的速度比邊緣部分的低，從而，當(dāng)光束在介質(zhì)中傳播時，光束原來的平面波前逐漸地畸變得越來越厲害。 ?p ??? 4n感應(yīng)的折射率與感應(yīng)極化率的關(guān)系式： 2020/6/30 強(qiáng)光引起折射率變化的物理機(jī)制： （ 1） 原子或分子中的電子云畸變 （ 2） 與極性分子取向有關(guān)的高頻克爾效應(yīng) （ 3） 分子感應(yīng)偶極矩之間相互作用 引起的 分子重 新分布 （ 4） 電致伸縮效應(yīng) （ 5） 光 熱效應(yīng) 2020/6/30 光致折射率變化的機(jī)理 、 非線性折射率系數(shù) 及響應(yīng)時間 機(jī) 理 非線性折射率系數(shù) n2（ m2/v2） 響應(yīng)時間 t（ s） 電 子 云 畸 變 1022～ 1023 1013 光 克 爾 效 應(yīng) 1020～ 1021 1011～ 1012 .分 子 再 分 布 1021～ 1022 2 1013 電 致伸縮效應(yīng) 1020～ 1021 108～ 109 熱 效 應(yīng) 1013～ 1014 1～ 2020/6/30 光場感應(yīng)的雙折射能改變在介質(zhì)中傳播的光束的偏振。 第二項表示與相干涉在介質(zhì)中形成體光柵 ， 這個光柵用讀出 。 同樣，也可把雙光子吸收當(dāng)作波的混頻過程來處理，在這個過程中頻率為 和 兩個光波共同激發(fā)出物質(zhì)激發(fā)波。 產(chǎn)生共軛波的“介質(zhì)”稱為“相位共軛鏡”（ PCM）。其中第一個方程右端一項表示在電場作用下電致伸縮效應(yīng)對介質(zhì)聲波場的貢獻(xiàn)；而第二個方程右端一項則表示在聲波場作用下通過彈性光學(xué)效應(yīng)對介質(zhì)內(nèi)電場的影響。 2020/6/30 受激布里淵散射的基本理論 （ 1） 強(qiáng)光作用下介質(zhì)的聲波場方程 方程是存在電致伸縮效應(yīng)情況下 ， 介質(zhì)內(nèi)彈性聲波場運(yùn)動所引起的介質(zhì)密度隨空間和時間的起伏變化所滿足的波動方程 。當(dāng)泵浦激光強(qiáng)度足夠高時，所有這些自發(fā)的光散射過程都可能變成受激過程。 參量振蕩： 由放在光學(xué)諧振腔內(nèi)的非線性光學(xué)晶體組成，可以提高參量放大的總增益，但閾值較高。 當(dāng)泵浦光束的直徑與遠(yuǎn)紅外波長相近時 ， 衍射就變得很重要 ，求解可看出 ， 轉(zhuǎn)化效率與輸出頻率的四次方成正比 ， 差頻產(chǎn)生的效率急劇下降 。在可忽略泵浦場損耗的范圍內(nèi)，三次諧波產(chǎn)生的理論也和和頻理論類似。 0321 ????? kkkk用折射率來表示，可改寫為： 0)]()([)]()([ 232131 ???? ?????? nnnn通常有兩類： I類， 和 都是尋常折射率或非尋常折射率； II類， 或 是尋常折射率。在單軸晶體內(nèi)，對于在垂直于光軸的平面內(nèi)的和頻產(chǎn)生來說，是可以使這種逸散效應(yīng)減到最小，這稱作 90186。該極化強(qiáng)度是振動偶極矩的集合，起著頻率為 的輻射源的作用。 2020/6/30 光學(xué)整流和光場感應(yīng)變化 光學(xué)整流：指強(qiáng)光束在非線性介質(zhì)
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