Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Клышко Д.Н. -> "Фотоны и нелинейная оптика" -> 13

Фотоны и нелинейная оптика - Клышко Д.Н.

Клышко Д.Н. Фотоны и нелинейная оптика — Москва, 1980. — 259 c.
Скачать (прямая ссылка): fontaniinelineynayaoptika1980.djvu
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 100 >> Следующая


Как и в случае ПР и РП, четырехфотонные элементарные процессы удобно классифицировать на основании критерия прозрачности (по отношению к однофотонным процессам, т.е. в первом порядке по интенсивности падающего поля). Кубическая поляризуемость является функцией трех независимых частотных аргументов, и в зависимости от соотношений между этими частотами и собственными (боровскими) частотами молекул можно различать довольно много процессов или, как принято говорить, переходов. На рис. 5 различные многофотонные переходы изображены графически. Видно, что все переходы делятся на два класса — одни изменяют состояние и молекулы, и поля, а другие (называемые параметрическими или когерентными) — только поля. На языке поля-ризуемостей непараметрическим га-фотонным переходам соответствуют мнимые части х(2п-1>.

Гиперпараметрическое рассеяние (ГПР). В этом случае по определению вещество прозрачно на всех частотах, относящихся к процессу рассеяния. ГПР или рассеяние света на свете (последний термин естественно применять и к трехфотонному ПР) можно интерпретировать как результат распада двух фотонов накачки на пару фотонов с другими частотами, направлениями и поляризациями. При этом должны выполняться законы сохранения:

(J)1 + ю2 = ь>3 + о>4, fei + fc2 = к3 4- к4. (1)

Как правило, используют вырожденную накачку (й>3 = со4, кз = ?4), при этом рассеяние должно наблюдаться и в антистоксовой области. Условие (1) вместе с дисперсдей показателя преломления определяет частотно-угловой спектр рассеянного света. Если пренебречь линейной дисперсией, то (1) определяет поверхность синхронизма в виде эллипсоида вращения с расстоянием между фокусами |fc3 + кА |. При к3 || &4 свет рассеивается только вперед, при U3= — fe4 рассеяние изотропное и упругое. 1.3]

ЧЕТЫРЕХФОТОННОЕ РАССЕЯНИЕ

33

Интенсивность ГПР легко оценить с помощью соотношений, полученных в § 1.1, если в них сделать замену

хт Х(3) E1, А Jilz + k2z - k3z - kiz. (2)

В первом неисчезающем приближении интенсивность ГПР пропорциональна квадрату интенсивности накачки (S1 ~ S8Si),



5)

г) д)

в)

Рис. 5. Условное изображение некоторых эффектов нелинейной оптики в виде элементарных многофотонных процессов. Горизонтальные линии соответствуют энергетическим уровням молекул, точки — начальным состояниям, стрелки — фотонам. Стрелка, направленная вверх, изображает поглощение фотона, а направленная вниз — излучение; спонтанное излучение изображается тонкими стрелками. Процессы а, ж, и, к, л — параметрические, они приводят к квантовой корреляции между разночастотными компонентами поля (этот же эффект дает двухфотонное излучение з, 9, е); а, ж — параметрическое и гиперпараметрическое рассеяния; б, е, и — стоксово, антистоксово и когерентное комбинационные рассеяния; г — вынужденные, спонтанные и спонтанно-вынужденные двухфотонные переходы; д — каскадный переход; е — интерференция одно- и двухфотонного переходов, которая приводит к появлению у поля третьего момента; э — гиперкомбинационное рассеяние; к и л — одно- и двухфотонная резонансная флуоресценция.

и поэтому для его наблюдения надо использовать импульсную и (или) сфокусированную накачку. В случае очень мощной накачки наблюдается четырехфотонная параметрическая сверхлюминесценция, направленная, в основном, вперед и перекрывающая почти без перерывов весь спектр вплоть до двойной частоты накачки. -34 РАССЕЯНИЕ СВЕТА НА СВЕТЕ B ВЕЩЕСТВЕ

[ГЛ. I

- Каскадное ГПР. В в ецен тр о си мметр ичн ы х кристаллах квадратичное по интенсивности накачки рассеяние может иметь место также и за счет двухступенчатых (каскадных) процессов, при которых свет обычного ПР до выхода из кристалла взаимодействует с накачкой еще раз:

CO3-VtD2+^, (O3 + СОІ -V (I)1. (3)

Такой процесс легко наблюдать в случае двойного синхронизма, когда

ks = к2 + к'г, ка +JCi = Ull (4)

который выполняется лишь в исключительных случаях. Однако, в принципе, каскадное ГПР может иметь заметную величину и при несинхронном первом'этапе и синхронном втором (или наоборот). Такие процессы приводят к принципиальному ограничению чувствительности трехфотонных преобразователей частоты и квантовых счетчиков. Отметим, что роль второй накачки может выполнять акустическая волна.

Гиперкомбинационное рассеяние (ГКР) [186]. Кубическая восприимчивость среды имеет порядок %<3> ~ у M0, где у — кубическая гиперполяризуемость отдельной молекулы и M0 — концентрация молекул. При совпадении собственных частот вещества сОц (коллективных или индивидуальных) с частотами фотонов нелинейность вещества резко возрастает.

Так, при W2 -V (0ц, где соц, — частота молекулярных колебаний, ГПР непрерывно переходит в ГКР. Этот эффект, который иногда называют также трехфотонным рамановским рассеянием, объясняется распадом двух фотонов накачки на стоксов фотон с частотой W1 == 2о)3 — Юц и фонон с частотой сом. Если колебания ядер в молекуле сопровождаются изменением дипольного момента, то должно наблюдаться ГКР на поляритоне, пропорциональное мнимой части (ср. (1.2.1)) величины
Предыдущая << 1 .. 7 8 9 10 11 12 < 13 > 14 15 16 17 18 19 .. 100 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed