АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Нелинейные эффекты в оптике

Читайте также:
  1. Внешние эффекты
  2. Внешние эффекты (экстерналии). Теорема Коуза.
  3. Внешние эффекты трансакционные издержки. Теорема Коуза
  4. Внешние эффекты, их виды и последствия. Теорема Коуза
  5. Внешние эффекты. Теорема Коуза.
  6. Внешние эффекты. Теорема Коуза.
  7. ВНЕШНИЕ ЭФФЕКТЫ: ПОНЯТИЕ, ФОРМЫ, ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ.
  8. Внутренний и внешний фотоэффекты
  9. Вторая серия парадоксов: поверхностные эффекты
  10. Звуковые эффекты
  11. Звуковые эффекты.
  12. Издержки производства в долгосрочном периоде. Положительный, постоянный и отрицательный эффекты масштаба.

Распространение в среде световых волн, излучаемых обычными источниками света, описывается линейными дифференциальными уравнениями (линейная оптика), что означает независимость оптических характеристик среды от интенсивности света. Создание лазеров сделало возможным получение световых волн с напряженностью электрического поля, сравнимой по величине с напряженностью микроскопического внутриатомного поля (порядка 1010 В/м). В таких полях показатель преломления и другие оптические характеристики среды обнаруживают зависимость от напряженности поля Е световой волны. В этом случае нарушается принцип суперпозиции полей, то есть принцип независимого распространения электромагнитных волн в веществе, а соответствующие дифференциальные уравнения становятся нелинейными. Это приводит к существенному изменению характера протекания в среде известных оптических явлений, а также к возникновению совершенно новых, так называемых нелинейных эффектов в оптике. К ним относятся:

· нелинейное поглощение света (самопросветление и самозатемнение среды);

· преобразование частоты (генерация гармоник, параметрическая генерация и вынужденные рассеяния света);

· эффекты самовоздействия света (самофокусировка и самодефокусировка пучков);

· многофотонные процессы.

Нелинейный эффект насыщения поглощения света наблюдался задолго до появления лазеров. В 1923 г. С.И. Вавилов и В.Л. Левшин обнаружили уменьшение коэффициента поглощения света урановым стеклом с ростом интенсивности облучения. Этот первый нелинейно-оптический эффект объясняется тем, что вследствие сильного облучения значительная доля поглощающих частиц среды переходит в возбужденное состояние и уже не может далее поглощать свет.

Нелинейные эффекты преобразования частоты и самовоздействия света возникают вследствие того, что в поляризации среды появляется нелинейная составляющая, которая растет с увеличением интенсивности электромагнитной волны. Наличие такой нелинейной составляющей объясняется ангармонизмом колебаний частиц среды в поле мощной световой волны. Из-за этого ангармонизма отклик среды на гармоническое внешнее электрическое поле становится нелинейным, то есть перестает повторять форму внешнего воздействия. Таким образом, в электрическом поле, переизлученном атомами и молекулами вещества, появляются новые гармонические составляющие - происходит генерация высших оптических гармоник падающего на среду оптического излучения. Наибольшее распространение в практических приложениях имеет процесс генерации второй гармоники в «нелинейных кристаллах» со специально подобранными свойствами. Так, например, невидимое глазом ИК-излучение Nd:YAG-лазepa с длиной волны l=1.064 мкм в кристалле KDP (дигидрофосфата калия) преобразуется в зеленый свет с длиной волны l/2=0.532 мкм.

Нелинейная поляризация среды является также причиной зависимости показателя преломления от интенсивности электромагнитной волны. Если показатель преломления увеличивается с ростом интенсивности световой волны, то лучи изгибаются к оси пучка, и при превышении некоторой критической мощности наблюдается явление самофокусировки света - расходящийся световой пучок становится сходящимся. Возможен и противоположный процесс самовоздействия света - самодефокусировка пучка, если показатель преломления уменьшается с ростом интенсивности волны.

При многофотонных процессах нелинейного взаимодействия оптического излучения с веществом в одном элементарном акте происходит одновременное поглощение (или испускание) двух и более фотонов. Вероятность таких процессов увеличивается с ростом интенсивности волны. Многофотонный фотоэффект или фотоионизация сопровождаются поглощением нескольких фотонов, энергия каждого из которых меньше работы выхода или энергии ионизации, соответственно. К нелинейным процессам взаимодействия со средой относится и явление комбинационного рассеяния света.

Можно продолжить перечисление процессов, таких, как нелинейное рассеяние света и т. п., происходящих при взаимодействии мощного лазерного излучения со средой. Таким образом, с появлением лазеров возникла новая область физики - нелинейная оптика.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.003 сек.)