Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Клышко Д.Н. -> "Фотоны и нелинейная оптика" -> 6

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 .. 2 3 4 5 < 6 > 7 8 9 10 11 12 .. 100 >> Следующая


G радиофизической точки зрения рассеянный свет — это собственные шумы параметрического усилителя. Специфика оптического диапазона проявляется здесь лишь в замене шумовой температуры Т, определяющей шумы радиоусилителей, на энергию кванта Нщ, деленную на постоянную Больцманах, и в «многомо-довости» оптических систем. Иногда это явление называют «параметрической люминесценцией» или еще «оптическим параметрическим шумом», «параметрическим расщеплением частоты света».

Следует заметить, что эффект трехфотонного ПР является заметным в буквальном смысле слова — при мощности падающего синего света 0,1 Вт зелено-желто-красное свечение кристалла нио-бата лития легко видно невооруженным глазом. Зеленому свечению в данном случае соответствуют холостые частоты о)2, лежащие в инфракрасном (ИК) диапазоне. По мере приближения со2 к собственным частотам кристаллической решетки ПР непрерывно переходит в обычное KP на колебаниях ионов решетки кристалла. Промежуточный случай получил название «рассеяние света на поляритонах».

Когерентное рассеяние. Условие (1) приводит к направленности рассеянных волн данной частоты, которая может иметь место, лишь если отдельные излучающие элементы вещества сфазирова-ны, когерентны. Эта пространственная когерентность является результатом нелокальности рассеивающей неоднородности, т. е. результатом распространения холостой волны.

Когерентность свойственна и другим видам рассеяния, если оно происходит на коллективных возбуждениях вещества, имеющих ненулевую скорость распространения. Например, рассеяние Мандельштама — Бриллюэна является результатом рассеяния падающего света на звуковых волнах. Оно также подчиняется уравнению (1), если в нем понимать под Tc2 волновой вектор звука.

Отличием ПР является одинаковая природа обеих волн — рассеивающей (холостой) и наблюдаемой (сигнальной), их равноправность. Кроме того, в отличие от звука световая холостая волна может распространяться без затухания на расстояние порядка и более 1 см внутри вещества, т. е. пересекать весь образец и выходить через его поверхность в вакуум.

Следует подчеркнуть, что при когерентном рассеянии складываются амплитуды парциальных волн, излучаемых отдельными молекулами образца, а поэтому интенсивность рассеяния с данной частотой и в данном направлении пропорциональна Мг, где M — число молекул, освещаемых накачкой. Кроме когерентного рассеяния, имеет место ненаправленное, некогерентное рассеяние на отдельных молекулах, пропорциональное М. Такое рассеяние, при котором фотон накачки превращается в результате взаимо- -16

РАССЕЯНИЕ СВЕТА НА СВЕТЕ B ВЕЩЕСТВЕ

[ГЛ. I

действия с отдельными молекулами в пару фотонов, мы будем называть трехфотонным релеевским, так как оно аналогично обычному релеевскому рассеянию, при котором фотон накачки превращается в один фотон с другим направлением распространения. Существует еще гиперрелеевское рассеяние, при котором два фотона накачки превращаются в один фотон с двойной частотой.

Нулевые флуктуации вакуума. В случае рассеяния на звуке оптическая неоднородность появляется в результате теплового движения вещества. Но откуда в прозрачном кристалле берутся рассеивающие световые волны, ответственные за ПР? Их источником могло бы быть тепловое излучение (ТИ) окружающих непрозрачных на частоте соа предметов — стен, воздуха,... Интенсивность ТИ на частоте а> при температуре T пропорциональна функции Планка

Ж(ж) = (е*-1Г {х^^Щ, (3)

где C2 = 2 пНс/% = 1,4388 см-К — так называемая вторая постоянная излучения. Однако при K2 = 1 мкм и комнатной температуре X ~ 50 и Jf ~ IO"22, так что для объяснения ПР необходимо использовать квантовую теорию излучения, согласно которой спонтанные эффекты можно рассчитывать, прибавляя к функции (3), имеющей смысл среднего числа фотонов в одной моде, единицу:

Jf [х) Jf (х) + 1 = — Jf (— х). (4)

Для наглядности можно полагать, что эта единица обусловлена нулевыми флуктуациями вакуума, заполняющими Вселенную. Однако эти квантовые флуктуации холостого поля не сказываются при антистоксовом (O)1 со3) рассеянии. Последовательное описание различия в стоксовом и антистоксовом рассеянии возможно лишь в рамках квантовой теории света.

Эффективная температура ПР. Рассеяние Мандельштама — Бриллюэна вызвано модуляцией диэлектрической проницаемости е = 1+ 4^5((1) тепловой звуковой волной, имеющей амплитуду Q, за счет упругооптической константы dy}lVdQ. При ПР роль этой константы, нарушающей принцип суперпозиции световых волн в веществе, играет квадратичная поляризуемость

a; ду}-1УдЕ2. Пусть амплитуды электрического поля в волне накачки и в холостой волне равны E3 и E2, тогда в веществе в точке т возникнет поляризация на наблюдаемой частоте

P1 (г) = E3EteiC^(5)

Строго говоря, поляризуемость %(2) является тензором третьего ранга (так как она связывает три вектора), однако в этой главе мы не будем учитывать векторную природу электромагнитного поля. Заметим, однако, что тензоры третьего ранга имеют заметную ве- •S 1.1 J

ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ РАССЕЯНИЕ (ПР)
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 < 6 > 7 8 9 10 11 12 .. 100 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed