Hiệu ứng quan học phi tuyến

Trước 1960, quang học chỉ là quang học tuyến tính trong đó có cường độ ánh sáng không ảnh hưởng đến các hiện tượng quan học..Thông tin quang đã dần trở thành phương tiện truyền dẫn chủ đạo trên mạng viễn thông của các quốc gia và xuyên quốc gia. Ngày nay, các hệ thống thông tin sợi quang đã truyền tải trên 85% nhu cầu dung lượng thông tin mà con người tạo ra. Mục tiêu nâng cao năng lực của thông tin quang đã thúc đẩy việc nghiên cứu và đưa vào ứng dụng nhiều công nghệ và...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hiệu ứng quan học phi tuyến HIỆU ỨNG QUANG HỌC PHI TUYẾN Đị Địa chỉ bạn đã tải: http://mientayvn.com/Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu/Semina%20tren%20lop/seminar.ht Nơi bạn có thể thảo luận: http://myyagy.com/mientay/ Dịch tài liệu trực tuyến miễn phí: http://mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html Dự án dịch học liệu mở: http://mientayvn.com/OCW/MIT/Co.html Liên hệ với người quản lí trang web: Yahoo: thanhlam1910_2006@yahoo.com Gmail: frbwrthes@gmail.com M ụ c L ục Chương 1: Mở đầu  Chương 2: Hiệu Ứng quang điện trong tinh thể  Chương 3: Những k/n cơ bản - SHG  Chương 4: Khuyếch đại và dao động thông số  Chương 5: Các hiệu ứng quang phi tuyến bậc cao  Chương 6: Hiệu ứng tán xạ kích thích  Mandelstam-Brillouin MỞ ĐẦU a cường độ Chương I 1.1Quang phi tuyến và vai trò củ á.s. Trước 1960, quang học chỉ là quang học tuyến tính, trong đó cường độ á.s.không ảnh hưởng đến các hiện tượng quang học. Giả thiết này dẫn đến những kết quả sau:  Chiết suất, hệ số hấp thụ của môi trường,…không phụ thuộc vào cường độ á.s.  Nguyên lý chồng chất á.s. được nghiệm đúng  Tần số á.s. không thay đổi khi nó truyền qua môi trường  Á.s không thể tương tác với á.s. Năm 1960 (laser ra đời): có nguồn sáng có cường độ rất lớn. Các hiệu ứng quang học phi tuyến xuất hiện qua một số hiện tượng quan sát được. Chiết suất (vận tốc của ás) trong môi trường  quang học thay đổi theo cường độ á.s. Nguyên lý chồng chất bị vi phạm  Tần số của á.s có thể thay đổi khi truyền qua  môi trường phi tuyến As có thể tương tác với á.s (dẫn tới điều khiển)  Các đặc tính quang học của một môi trường   khi có á.s truyền qua được mô tả đầy đủ bởi  liên hệ giữa vectơ mật độ phân cực P(r,t) và  vectơ cđộ điện trường E(r,t) của á.s Mt tuyến tính P = ε 0 χE  Mt phi tuyến  1 1 P = a1 E + a 2 E + a3 E 3 + ... 2 2 6 P = ε 0 χE + 2dE 2 + 4 χ (3) E 3 + ... Tóm lại  Quang tuyến tính hay phi tuyến là một đặc  tính của môi trường vật chất khi có ás truyền  qua, không phải là tính chất riêng của ás.   Hiện tượng phi tuyến chỉ xảy ra khi cường độ  của chùm sáng đủ lớn  Tính chất phi tuyến sẽ không xuất hiện khi ás  truyền trong chân không Quang phi tuyến là ngành học nghiên   cứu sự tương tác của a’s với vật chất khi  các phản ứng của môi trường vật chất  phụ thuộc phi tuyến theo cường độ của  a’s chiếu vào. 1.2 Những đặc trưng cơ bản của ás trong      quang tuyến tính Ás là sóng điện từ được đặc trưng bởi tần số và  sự phân cực. Vd: sóng phẳng đơn sắc truyền theo trục z được  biểu diễn bằng biểu thức   E (t , z ) = e A cos(ωt − kz ) Cường độ á.s   1ε2 cnA2 I= A (w / m2 ) = ( w / cm 2 ) 2 µ0 8π 1.3 Một số hiệu ứng đặc trưng của Quang      phi tuyến Tần số á.s có thể biến đổi khi nó truyền qua   môi trường (SHG, THG, SFG, DFG, tán xạ  Raman, B­M…) Chùm á.s song song khi truyền qua môi trường   thích hợp có thể hội tụ (sự tự tụ tiêu) Sự tự điều biến pha, khuếch đại quang  Làm tối hay làm sáng môi trường  Làm biến mất giới hạn quang điện của môi   trường,… Sum­Frequency Spectroscopy  Bt. Xác định cường độ á.s (W/cm2)  để:  1. tỉ số của số hạng thứ hai và số hạng thứ   nhất trong biểu thức của độ phân cực P(E) là  1% đối với tinh thể KDP (KH2PO4) có chiết suất  n = 1,5 và d = 6,8.10­24 (MKS) ở bước sóng  1064nm.  2. tỉ số của số hạng thứ ba và số hạng thứ nhất  trong biểu thức của độ phân cực P(E) là 2%  đối với tinh thể CS2 n=1,6 ; d=0; và  χ (3) = 4,4.10 −32(MKS) ở bước sóng λ0 = 694nm                          Tài Liệu Tham Khảo Trần Tuấn, Quang phi tuyến, Giáo trình Cao   học, NXB ĐHQG TpHCM, 2002. A.Yariv, Quantum Electronics, John Wiley &   sons Inc, Newyork­London, 1988. B.E.A.Saleh & M.C.T. Fundamentals of   Photonics.  N. Bloembergen, Nolinear Optics, Benjamin   Inc, Newyork­Amsterdam, 1977. Y.R.Shen, The Principles Nonlinear Optics,   John Wiley & sons, 1998. Chương II: Hiệu ứng quang  điện trong tinh thể 2.1. Sự truyền sóng đtừ trong tinh thể  Tinh thể dị hướng:           Dk = εklEl   ;    k,l = x,y,z        (2.1.1) Mật độ năng lượng điện:   ωe = ½ (E.D) = ½ (Ek εklEl)        (2.1.2)  Đ/v tinh thể:                        εkl = εlk                              (2.1.3) ...