Nieliniowość trzeciego rzędu Optyka nieliniowa WYKŁAD 5 Optyka nieliniowa Nieliniowość trzeciego rzędu

Plan wykładu Nieliniowa polaryzacja trzeciego rzędu; Wymuszone zjawisko Ramana; Wymuszone rozpraszanie Brillouina; Optyczny efekt Kerra.

Nieliniowa polaryzacja trzeciego rzędu Równanie ruchu elektronu: dla: daje następujące rozwiązanie:

Nieliniowa polaryzacja trzeciego rzędu Lub w równoważnej postaci: gdzie:

Zjawisko Ramana Klasyczne rozpraszanie Ramana – opis kwantowy:

Zjawisko Ramana Klasyczne rozpraszanie Ramana – opis falowy: Wypadkowe natężenie fali:

Zjawisko Ramana Dla: możemy napisać dla członów zawierających częstotliwość różnicową: co daje:

Zjawisko Ramana Zmiana momentu dipolowego wyniesie: co daje, po odrzuceniu członów generujących drugą harmoniczną:

Zjawisko Ramana Moc wniesiona do fali rozproszonej wynosi: co daje: dla linii stokesowskiej mamy: - dla linii antystokesowskiej mamy:

Wymuszone zjawisko Ramana Przy wzbudzaniu widma Ramana światłem laserowym wewnątrz komory rezonansowej mamy: co daje:

Wymuszone zjawisko Ramana Moc wniesiona do fali stokesowskiej i antystokesowskiej wynosi: dla mamy Aby (stałe w czasie), musi zachodzić:

Wymuszone zjawisko Ramana Dwustopniowy mechanizm rozpraszania ramanowskiego [wg H.J. Zeiger et al., Phys. Rev. Letters 11, 419 (1963)]: wytworzenie z pierwszego fotonu laserowego fotonu stokesowskiego i fononu kp: wytworzenie z drugiego fotonu laserowego oraz fononu kp fotonu antystokesowskiego:

Wymuszone rozpraszanie Brillouina Mechanizm rozpraszania Brillouina: Z zasady zachowania energii oraz pędu mamy:

Wymuszone rozpraszanie Brillouina Ponieważ więc: k1 k2 ku θ

Wymuszone rozpraszanie Brillouina Uwzględniając fakt, że: mamy:

Wymuszone rozpraszanie Brillouina Przykładowe wartości częstotliwości Brillouina Materiał Częstość Brillouina SiO2 17 GHz H2O 5.69 GHz

natężenia pola elektrycznego fali elektromagnetycznej Optyczny efekt Kerra Współczynnik załamania światła ośrodka jest funkcją natężenia pola elektrycznego fali elektromagnetycznej

Optyczny efekt Kerra Zakładając postać fali elektromagnetycznej: dla ośrodka centrosymetrycznego otrzymamy: lub:

Optyczny efekt Kerra Mamy więc: lub, w postaci równoważnej: gdzie

Optyczny efekt Kerra Wyrażenie po rozwinięciu w szereg daje: stała Kerra