Нелинейная оптика классифицируется по влиянию электрического поля, приложенного к среде. В нелинейных кристаллах при приложении поля диэлектрическая поляризация не реагирует на него пропорционально.
Нелинейные среды используются для изменения длины волны света. Когда два луча одной и той же частоты падают на такую среду синхронно по фазе, они поглощаются и излучаются от поверхности как один луч с удвоенной частотой.
На основе отдельных фотонов два фотона входят в материал и уничтожаются, а другой создается с удвоенной частотой из-за сохранения энергии и импульса. (Два поглощаются, затем один повторно излучается.)
Смешение частот, по-видимому, происходит тогда и только тогда, когда имеет место поглощение фотонов. Однако нелинейные кристаллы прозрачны, поэтому большинство фотонов не поглощаются, а вместо этого рассеиваются электрическими полями окружающих атомов.
Если имеет место очень малое поглощение, то по какому механизму происходит смешивание частот?
Дополнительный вопрос: если происходит смешивание частот, все ли фотоны смешиваются? Или несмешанный свет также покидает кристалл?
Смешивание частот - это механизм. Ментальные картины вида «два фотона поглощаются , а один больший фотон излучается » полезны, но в конечном счете они просто не настолько точны, если только вы не готовы рассматривать любое взаимодействие света с материалами (включая рассеивание света стеклом). ) в виде непрерывных петель поглощения и излучения.
Тем не менее, при смешении частот обычно происходит передача энергии от одного луча к другому. Если режим правильный, то количество энергии, фактически отложенное в материале, может быть незначительным, поэтому любая энергия, пробивающаяся к режим выводится непосредственно из Водитель. Физический механизм - возбуждение поляризации в среде, создающей электрическое поле, усиливающее и разрушающе вмешивается в . В идеальном случае поляризация только опосредует обмен и сама сохраняет незначительное количество энергии (хотя нелинейный эквивалент соотношений Крамерса-Кронига накладывает ограничения на то, насколько это возможно).
Если процесс идеально синхронизирован по фазам, то можно добиться эффективность преобразования, хотя для достижения этого обычно требуется немало усилий в лаборатории. Для достижения этого также требуется, чтобы длина среды была точно правильной: если среда становится слишком длинной, поток энергии будет меняться (путем стимулированного параметрического преобразования с понижением частоты) до тех пор, пока вся энергия не вернется в основную гармонику.
Однако в большинстве реальных приложений используется лишь часть энергии драйвера. Это проблема, например, с зелеными лазерными указками, которые на самом деле являются ИК-лазерами с удвоенной частотой и нуждаются в фильтре для уничтожения (опасного и невидимого) ИК-луча; в низкокачественных указках это отсутствует, что создает угрозу безопасности, которую можно диагностировать с помощью простого домашнего эксперимента .
пользователь400188
Эмилио Писанти
пользователь400188