Расширение спектра, вызванное фазовой самомодуляцией

Как вы указываете, фазовую самомодуляцию можно рассматривать как дополнительный щебет, но решающим моментом является то, что это локальный щебет , который изменяется от фронта к концу импульса, в основном потому, что фазовая скорость в середине импульса быстрее, чем на фронтах, из-за изменения показателя преломления при его большей интенсивности, и это сжимает и декомпрессирует волновые фронты на переднем и заднем фронтах импульса:

Это вводит локальные частоты, которых просто не было в исходном спектре импульса, что приводит к расширению спектра. (Электрическое поле импульса показано синим цветом, мгновенная частота - красным.)

Теперь это волновая картина СЗМ, но, как всегда в нелинейной оптике, есть волновая картина и «фотонная» (спектральная) картина, и обычно вы хотите получить полное объяснение в каждой из двух областей. В этом отношении СЗМ является процессом третьего порядка, то есть это просто версия четырехволнового смешения с двумя фотонами на входе и двумя фотонами на выходе (так что обычно$\omega_1$и$\omega_2$в и$\omega_1+\Delta$и$\omega_2-\Delta$вне), но это сложный процесс, потому что у вас есть куча энергий фотонов, доступных в вашей исходной полосе пропускания импульса, и вам нужны все их взаимодействия, чтобы получить полную картину, так что это непростое описание.

И, наконец, что касается фазового согласования, если у вас есть только один спектральный компонент (скажем, у вас есть квазимонохроматический луч в одном плече интерферометра Маха-Цандера, и вы проверяете, как интерференция изменяется с интенсивностью луча), тогда SPM автоматически согласует фазы . Однако, если у вас есть импульс и вы выполняете спектральное расширение, вам нужно выполнить те же виды фазового согласования, что и для стандартного четырехволнового микширования, с дополнительной сложностью, заключающейся в том, что у вас есть континуум начальной и конечной частот. , и, кажется, нет никакого простого описания этого, кроме как просто прыгать в мельчайшие детали.

Когда лазерный импульс проходит через среду, например плавленый кварц, показатель преломления, зависящий от интенсивности$n(I)$различна для разных частей лазерного импульса, так как лазерный импульс имеет определенную огибающую, то мы получаем зависящий от времени показатель преломления$n(t)$. Тогда для разных частей лазерного импульса скорость передачи будет разной.$v=c/n(t)$, где$c$— скорость света в вакууме, поэтому полная длина лазерного импульса равна:

Что касается «Как фазовая модуляция влияет на электроны», я думаю, мы можем понять это по тому, как среда меняет показатель преломления, хотя я этого не понимаю.