Рассеяние света в однородных кристаллах.

Параметрическое рассеяние света представляет собой процесс спонтанного распада фотонов накачки (wL, kL) в кристалле с отличной от нуля квадратичной восприимчивостью на сигнальный (wS, kS) и холостой фотоны (wP, kP), либо фотон и поляритон. Волновые векторы и частоты при стоксовом рассеянии удовлетворяют следующим условиям :

, (1)

которые являются законами сохранения импульса и энергии. Частоты собственных механических колебаний кристаллической решётки имеют тот же порядок колебаний, что и частоты инфракрасных электромагнитных волн: от 1011 до 1013 Гц (10-3000 см-1 ). При определенных условиях возможно прямое взаимодействие оптических колебаний решетки с инфракрасными электромагнитными волнами, т.е. существование поляритонных волн.

1.1 Дисперсионная кривая кристалла.

Основные черты частотно-углового спектра СПР определяются дисперсионной кривой w(k) кристалла. Дисперсионное соотношение кубического (неанизотропного) кристалла в гармоническом приближении в однорезонансном случае имеет вид:

, (2)

где e - диэлектрическая проницаемость среды на частотах много больших фундаментальных частот кристаллической решётки, но много меньших частот электронных переходов, f=e0-e - сила осциллятора, w0 - фундаментальная частота оптического колебания решетки. На рис.1 приведена дисперсионная кривая соответствующая уравнению (2). Если бы поперечные механические колебания и электромагнитные волны были независимы, то первые описывались

Рис.1 Дисперсия кубического кристалла.

Рис.2 Дисперсия анизотропного кристалла.

бы прямыми .w(k)=wTO и w(k)=wLO, а вторые - прямой w=. Запаздывающее взаимодействие между этими колебаниями в кристалле приводит к поляритонным возбуждениям, имеющим смешанную электромеханическую природу. На частотах, больших wLO находиться верхняя поляритонная ветвь. На частотах между wTO и wLO находится запрещенная зона, где среда не прозрачна для объемных волн.

В анизотропных одноосных кристаллах частотам поперечных и продольных колебаний wТ и wL соответствуют частоты колебаний, смещения которых параллельны (wеТ; wеL) и перпендикулярны (wоТ; wоL) оптической оси. На рис.2 изображены дисперсионные кривые, соответствующие случаю, когда вектор перпендикулярен главной оптической оси кристалла.

1.2. Интенсивность СПР и симметрия кристалла LiNbO3.

Впервые вопрос об интенсивности СПР рассматривался в работе [3]. Когда поляритонная частота wp далека от частоты фонона, достаточно рассматривать квадратичную нелинейную восприимчивость c(2). Будем рассматривать накачку, как плоскую монохроматическую волну с интенсивностью SL и предположим, что углы рассеяния qp,s на частотах wp, ws малы, так что , где А - сечение рассеивающего объёма V, l - длина кристалла. Тогда мощность, рассеиваемая на частоте ws в направлении в единичный спектральный и угловой интервалы, равна[4]:

Перейти на страницу: 1 2

Дополнительные материалы

Эффект автодинного детектирования
В связи с развитием современных технологий, требующих непрерывного контроля за многими параметрами технологического процесса, состоянием оборудования и параметрами материалов и сред становится всё более актуальной задача создания неразруша ...

Эфир структура и ядерные силы
В работе предложена эфирная концепция строения материи на основе теории эфира. Это позволило адекватно и логически непротиворечиво объяснить многие физические явления. ...

Химия и космос
Химия имеет прямое отношение ко многим достижениям человека в освоении космоса. Без усилий многочисленных ученых-химиков, технологов, инженеров-химиков не были бы созданы удивительные конструкционные материалы, которые позволяют космич ...

Разделы

Электромагнитный импульс как оружие

История вопроса и современное состояние знаний в области эми.

Лабораторные стенды в учебном процессе

Обзор и сравнительный анализ существующих стендов.

Аспекты технического знания

Технический объект и предмет технических наук.

Сварка металлов плавлением

Классификация электрической дуговой сварки.

Распределение примесей в кремнии

Описание процесса зонной плавки и ее математическая модель.



Наука сегодня и вчера - www.anytechnic.ru