非线性光学-第四章.pptx
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1、1111 三阶非线性光学效应概述三阶非线性光学效应概述三阶非线性光学效应概述三阶非线性光学效应概述 第一,是三阶微扰,一般要比二阶效应更弱,在实际中普遍采用共第一,是三阶微扰,一般要比二阶效应更弱,在实际中普遍采用共振效应来提高三阶效应。振效应来提高三阶效应。1.1.三阶的特点:三阶的特点:第二,是四波参与的过程,三阶效应比二阶效应更加丰富。第二,是四波参与的过程,三阶效应比二阶效应更加丰富。第三,可以发生在只有一个入射光电场频率的情况,产生的效应也第三,可以发生在只有一个入射光电场频率的情况,产生的效应也只对应于该入射光电场的频率,这种效应可以使介质的折射率发生变化,只对应于该入射光电场的频
2、率,这种效应可以使介质的折射率发生变化,即所谓自聚焦,也可以产生一个具有独特相位特性的新的出射光,这就即所谓自聚焦,也可以产生一个具有独特相位特性的新的出射光,这就是简并四波混频。是简并四波混频。第四,原则上三阶非线性光学效应可以在所有介质中观测到。第四,原则上三阶非线性光学效应可以在所有介质中观测到。2 2 三倍频效应三倍频效应三倍频效应三倍频效应要求满足能量和动量守恒。要求满足能量和动量守恒。产生方法:产生方法:1、晶体中:方解石是唯一能实现三次谐波相位匹配的晶体。、晶体中:方解石是唯一能实现三次谐波相位匹配的晶体。2、金属蒸汽中:常采用双光子共振、加入缓冲气体、金属蒸汽中:常采用双光子共
3、振、加入缓冲气体3 3 简并四波混频(简并四波混频(简并四波混频(简并四波混频(DFWMDFWM)应用:应用:1、将可调谐相干光源的频率扩展到红外和紫外。、将可调谐相干光源的频率扩展到红外和紫外。2、简并四波混频用于自适应光学中的波前再现。、简并四波混频用于自适应光学中的波前再现。3、共振四波混频是一种有效的研究材料的光谱分析工具。、共振四波混频是一种有效的研究材料的光谱分析工具。简并四波混频(简并四波混频(简并四波混频(简并四波混频(DFWMDFWMDFWMDFWM)一、定义:复振幅互为共轭的两列光波。一、定义:复振幅互为共轭的两列光波。如:沿如:沿z方向传播的两列波:方向传播的两列波:二、
4、特点:二、特点:1 背向互为相位共轭的两列波之间互为时间的反演背向互为相位共轭的两列波之间互为时间的反演4 4 相位共轭波相位共轭波相位共轭波相位共轭波2、复振幅的相位空间分布规律、复振幅的相位空间分布规律背向相位共轭波:传播方向相反、相位分布相同背向相位共轭波:传播方向相反、相位分布相同前向相位共轭波:传播方向相同、相位分布呈镜像对称前向相位共轭波:传播方向相同、相位分布呈镜像对称三、相位共轭波的应用:三、相位共轭波的应用:四、光学混频实现相位共轭波的方法:四、光学混频实现相位共轭波的方法:三波混频:主要产生前向共轭波三波混频:主要产生前向共轭波三波混频:主要产生前向共轭波三波混频:主要产生
5、前向共轭波四波混频:可以产生前向和背向共轭波四波混频:可以产生前向和背向共轭波四波混频:可以产生前向和背向共轭波四波混频:可以产生前向和背向共轭波*前向受相位匹配限制,后向则不受。前向受相位匹配限制,后向则不受。典型实验装置:典型实验装置:PCM的畸变补偿:的畸变补偿:产生条件:产生条件:5 5 受激拉曼散射(受激拉曼散射(受激拉曼散射(受激拉曼散射(SRSSRS)1、高的输出强度:可达到与入射光强相同量级,甚至将入射光能量几乎耗尽、高的输出强度:可达到与入射光强相同量级,甚至将入射光能量几乎耗尽2、好的方向性:前向和后向输出发散角可优于入射光,因此可以用于光束整形。、好的方向性:前向和后向输
6、出发散角可优于入射光,因此可以用于光束整形。3、高阶散射。、高阶散射。4、相位共轭特性:可用于研究畸变补偿。、相位共轭特性:可用于研究畸变补偿。特特点点7 7 相干反斯托克斯光(相干反斯托克斯光(相干反斯托克斯光(相干反斯托克斯光(CARSCARS)产生条件产生条件 1、强的抗荧光干扰性:信号光频率高,信噪比高。、强的抗荧光干扰性:信号光频率高,信噪比高。2、好的方向性:满足相位匹配的的方向产生信号光。、好的方向性:满足相位匹配的的方向产生信号光。3、共振效应:利用共振增强。、共振效应:利用共振增强。4、偏振特性:出射光的偏振性与入射光及介质的对称性密切相关,因此、偏振特性:出射光的偏振性与入
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