Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Дмитриев В.Г. -> "Прикладная нелинейная оптика: Генераторы второй гармоники и параметрические генераторы света" -> 2

Прикладная нелинейная оптика: Генераторы второй гармоники и параметрические генераторы света - Дмитриев В.Г.

Дмитриев В.Г., Тарасов Л.В. Прикладная нелинейная оптика: Генераторы второй гармоники и параметрические генераторы света — М.: Радио и связь, 1982. — 352 c.
Скачать (прямая ссылка): prikladnayanelineynayaoptika1982.djvu
Предыдущая << 1 < 2 > 3 4 5 6 7 8 .. 111 >> Следующая

Авторы признательны С. А. Ахманову и М. Ф. Стельмаху за поддержку и стимулирование написания книги, глубоко благодарны Д. Н. Клышко, И. Н. Матвееву, JI. А. Кулев-скому, А. 3. Грасюку за ценные замечания и пожелания. Авторы выражают благодарность также С. Б. Дмитриевой и А. Н. Тарасовой за помощь в подготовке рукописи к печати.
Гшва I
НЕЛИНЕЙНАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКА
1.1. КВАДРАТИЧНАЯ И КУБИЧНАЯ НЕЛИНЕЙНЫЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ
Поляризация диэлектрика. Под действием внешнего электрического поля диэлектрик поляризуется. Поле вызывает смещение электронных оболочек атомов относительно ядер; в результате атомы приобретают электрический дипольный момент. Это есть электронная поляризация диэлектрика. Наряду с электронной возможны и другие виды поляризации, наведенной внешним полем. Так, относительные смещения положительных и отрицательных ионов под действием поля приводят к ионной поляризации. Если в среде имеются постоянные диполи (дипольные молекулы), то может наблюдаться ориентационная (вращательная) поляризация, обусловленная поворотом диполей по направлению поля.
Наиболее быстро устанавливается электронная поляризация; смещение электронной оболочки атома происходит за время порядка 10-15 — 10"и с. Для установления ионной поляризации необходимо большее время, поскольку процесс смещения более массивных микрообъектов (ийнов) является более инерционным. Ионная поляризация устанавливается за время порядка 10-13 — 10-11 с. Еще более медленным является процесс поворота дипольных молекул; ориентационная поляризация характеризуется временами порядка и выше 10-10 с.
6
Гл. 1. Нелинейная поляризация диэлектрика
В качестве поляризующего поля будем рассматривать электрическое поле световой волны, распространяющейся через диэлектрик. В этом случае ориентационная поляризация несущественна, поскольку время ее установления много больше периода колебаний поля в световой волне. Основную роль в оптическом диапазоне (точнее, в УФ, видимой и ближней ИК областях спектра) играет электронная поляризация. При длинах волн излучения порядка 10 мкм и выше наряду с электронной становится существенной также ионная поляризация.
Вектор поляризации; материальное уравнение. Количественно поляризация диэлектрика описывается вектором поляризации Р, представляющим собой электрический ди-польный момент единицы объема среды, наведенный внешним полем. Поляризация есть «отклик» среды на внешнее воздействие. Последнее описывается вектором электрической напряженности Е внешнего поля (в данном случае поля световой волны).
Соотношение, связывающее Р и Е, относится к так называемым материальным уравнениям. В линейной оптике рассматривается линейное материальное уравнение
Р,= 2 1,2,3),‘ (1-1.1)
k=i
где aih — компоненты тензора диэлектрической восприимчивости среды. Этот тензор симметричен; выбором соответствующей системы координатных осей он может быть приведен к диагональному виду.
Mi 0 0 \
(«|*) = | 0 а22 0 • (1.1.2)
\ 0 0 а33 J
Для изотропных сред и кристаллов, относящихся к кубической системе, ап = а22 = а33 = а. В этом случае соотношение (1.1.1) принимает вид
Р = а Е. (1.1.3)
Случай, когда ап = а22 Ф а33, соответствует одноосным кристаллам (с оптической осью вдоль оси г). Сюда относятся кристаллы тетрагональной, гексагональной и тригональной систем. Случай, когда ап Ф а22 ф а33 соответствует двуос-
1.1. Квадратичная и кубичная поляризации
7
ным кристаллам (кристаллам ромбической, моноклинной и триклинной систем). При изучении нелинейных явлений имеют дело преимущественно с одноосными кристаллами*).
Обратимся к известному выражению для вектора электрической индукции D:
D = Е + 4яР. (1.1.4)
Учитывая (1.1.1), получаем отсюда
Di = Et + 4п 2 am Ek = 2 (бгь + 4яагй) Ek, k k
где 6гь — символ Кронекера (бг& = 0, если iФ k\ = 1,
если i = k). Обозначив
6|fc+4nafh = elk (1-1.5)
получим еще одну запись материального уравнения:
= (1.1.6)
k
где в— тензор диэлектрической проницаемости среды. Квадратичная и кубичная нелинейные поляризации. Зависимость диэлектрической восприимчивости среды от напряженности внешнего постоянного электрического поля рассматривалась задолго до появления лазеров — в рамках электрооптических эффектов **>. С появлением источников интенсивного когерентного света (лазеров) начались широкие исследования нелинейно-оптических эффектов— эффектов, основанных на зависимости диэлектрической восприимчивости от напряженности поля световой волны, распространяющейся в среде.
Учет зависимости тензора восприимчивости от напряженности поля превращает линейное материальное уравнение (1.1.1) в нелинейное'.
Pi^I1aik(E)Eht (1.1.7)
k
Таким образом совершается переход от линейной оптики к нелинейной.
*) Элементы кристаллооптики одноосных к"исталлов см., например, в § 4.3 из [1]; см. также [2, 3].
**) См., например, в § 4.4. из [1], а также в [4, 5].
8
Гл. 1. Нелинейная поляризация диэлектрика
Разложим aih (Е) в ряд по степеням напряженности Е:
где ajfe — линейная восприимчивость (тензор 2-го ранга); %ihj — квадратичная нелинейная восприимчивость (тензор 3-го ранга); — кубичная нелинейная восприимчивость (тензор 4-го ранга). В принципе, в разложении (1.1.8) могут быть учтены также члены с нелинейными восприимчивостями более высоких порядков.
Предыдущая << 1 < 2 > 3 4 5 6 7 8 .. 111 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed