Professional Documents
Culture Documents
vào ra
Giới Thiệu Về Quang Phi
Tuyến
Những nguồn sáng thông thường có CĐĐT yếu, E ~
103V/cm.Vậy khi ánh sáng truyền trong môi trường, các tính
chất của môi trường như: chiết suất, hệ số hấp thụ v.v.. Không
phụ thuộc vào cường độ ánh sáng → các phương trình của
trường điện từ là các phương trình tuyến tính → Quang học
tuyến tính
Với nguồn sáng Laser thì E ~ 108 V/cm.Nên thông số quang
học của môi trường phụ thuộc vào cường độ ánh sáng, các
phương trình của trường điện từ trở thành phi tuyến → Quang
học phi tuyến
Giới Thiệu Về Quang Phi
Tuyến
Quang phi tuyến được
mở đầu bằng phát minh
về sự tạo sóng hài bậc hai
của Peter Pranken năm
1961,một thời gian ngắn
sau khi Laser ra đờivào
năm 1960.
( Peter Pranken )
Giới Thiệu Về Quang Phi
Tuyến
Định Nghĩa : Quang học phi tuyến là một phân
ngành của quang học, nghiên cứu về sự tương tác phi
tuyến tính của ánh sáng với môi trường.
Một khi cường độ ánh sáng đạt đến một mức giới
hạn nào đó, ta có thể quan sát được những tương tác
phi tuyến tính liên quan chủ yếu đến sự biến đổi phi
tuyến của vectơ phân cực P của môi trường theo
cường độ điện trường E của ánh sáng
Giới Thiệu Về Quang Phi
Tuyến
Chúng ta có thể điều khiển
“n” bằng chính ánh sáng hoặc
điều khiển một chùm tia bằng
chùm tia khác. Tính chất
môi trường thay đổi Có
nhiều ứng dụng quan trọng
trong khoa học
Giới Thiệu Về Quang Phi
Tuyến
Vậy : Câu trả lời cho câu hỏi trên là có thể
thay đổi màu sắc của ánh sáng đơn sắc nhờ
chùm tia Laser.
Giới Thiệu Về Quang Phi
Tuyến
Độ cảm phi tuyến :
- Mô men lưỡng cực trên một đơn vị thể tích hoặc độ phân cực.
Pi = Pi 0 + χ ij E j
-
Mô men lưỡng cực trên một đơn vị thể tích hoặc độ phân cực.
Pi = Pi 0 + χ ij( 1 ) E j + χ ijk
(2)
E j Ek + χ ijkl
(3)
E j Ek El + ...
=>
Giới Thiệu Về Quang
Phi Tuyến
Độ phân cực :
0
1. Độ phận cực cố định : Pi
2. Độ phận cực bậc nhất : Pi1 = χ ij(1) E j
3. Độ phân cực bậc hai:
Pi =χ E j Ek
2 ( 2)
ijk
Eat = e / a 2
0
e
hν a0
a0 = 2 / me 2 N
=7
Eat ≈ 2 ×10 esu
Giới Thiệu Về Quang Phi
Tuyến
Môi trường phi tuyến tính :
Trong phần lớn các trường hợp các tham số vĩ mô: ε, μ,
σ có thể xem như không phụ thuộc vào cường độ của
trường. Khi đó các hệ thức trên là tuyến tính → môi
trường tuyến tính.
Khi môi trường có các tham số trên phụ thuộc vào
cường độ của trường → môi trường phi tuyến.
Khi đó χ (2)
là một tensơ bậc hai
2ω
ω χ ( 2)
ω
Hiện Tượng Phi Tuyến
Bậc 2
Hiện Tượng Phi Tuyến
Bậc 2
Các hiệu ứng liên quan đến Phi Tuyến bậc 2 :
Các hiện tượng Trường tới Kết quả
χ ( 3)
A3
Dạng tổng quát của trường điện tới là :
~ A4
E (t ) = E1e −iω1t + E2 e −iω 2t + E3e −iω 3t
Độ phân cực phi tuyến bậc ba:
P (3) (ω ) = 3χ (3) (ω = ω + ω − ω ) | E (ω ) |2 E (ω )
Hiện Tượng Phi Tuyến
Bậc 3
Trường quang học tới :
~
E (t ) = E (ω)e −iωt
+ C.C.
Độ cảm phi tuyến :
χeff = χ (1) + 4π | E (ω) |2 χ ( 3)
Độ cảm bậc ba sẽ có 22 thành phần và sự phụ thuộc tần số của chúng là :
ωi ,3ωi , (ωi +ωj +ωk ), (ωi +ωj −ωk )
( 2ωi +ωj ), ( 2ωi −ωj ), i, j , k =1,2,3
χ ( 3)
Sự trộn sóng
λ
Λ=
2n0S in θ( /2 )
Liên hợp pha quang học
PCM
M
s
PCM
M
Điều chỉnh độ lệch bằng PCM
Môi trường
gây lệch
PCM
s Môi trường
gây lệch
PCM
Trộn 4 sóng suy biến
(DFWM)
A1 A2
χ ( 3)
A3
A4
Tán xạ Raman & Brellouin
Tán xạ Brillouin:
bao gồm sóng âm,
sự dịch chuyển tần
số nhỏ
Tán xạ Raman :
dao động phân tử
các phonon quang
học, dịch chuyển lớn
hơn
Quá trình Raman &
Brellouin
Trộn các dao động cơ học bằng chùm ánh
sáng trong môi trường phi tuyến
Mechanical var. : khoảng cách nội nguyên
tử trong phân tử hoặc mật độ trong chất rắn
hoặc lỏng
Phổ tần số của ánh sáng bị thay đổi trong
khi phonon được phát ra hoặc hấp thụ
Tán xạ Brillouin
“n” là hàm của cường độ, hiệu ứng Debye-
Sears (sóng âm tán xạ ánh sáng với sự dịch
chuyển Doppler )
Rồi sự phân cực điện tử tạo ra sự biến đổi áp
lực
Ánh sáng có thể bơm một sóng âm
Sau đó nó bị tán xạ trở lại với tần số hơi khác
chút ít.
Tán xạ Brillouin