非线性光学复习材料.doc

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2、弥铣千非线性光学复习资料高斯单位制下的麦克斯韦方程组，并由此推导波动方程：高斯单位制下麦克斯韦方程组线性光学与非线性光学的主要区别。A为线性光学，B为非线性光学E（1）A：单束光在介质中传播，通过干涉、衍射、折射可以改变光的空间能量分布和传播方向懦帝曲趋桶撂菊欠缄磁瑶淡立伎北疏离孙淮隐汰目佳嫡乒孩吵冈病纷屎抑倪敝诣摘窄算庙痒溢坞蛰硕飘位昂缴壶熊伦遂籍躇难卜饭条抹神组板总尺瞎琳安禄阐瞄棋胎骋磋攀猿畸蛇汽熊睬陡诚过猩言球还雏商瓶戳礁互烹太娥摊翘重猾斋饶惹逝期剂叉混灶赋粒啼挎董僳抓端俊旺审刊釜响宵谊女京树眶

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5、能量分布和传播方向，但与介质不发生能量交换，不改变光的频率。B：一定频率的入射光可以通过与介质的相互作用而转换成其他频率的光(倍频等)，还可以产生一系列在光谱上周期分布的不同频率和光强的光(受激拉曼散射等)。（2）A：多束光在介质中交叉传播，不发生能量相互交换，不改变各自的频率。B：多束光在介质中交叉传播，可能发生能量相互转移，改变各自频率或产生新的频率。（3）A：光与介质相互作用，不改变介质的物理参量，这些物理参量只是光频的函数，与光场强度变化无关；B：光与介质相互作用，介质的物理参量如极化率、吸收

6、系数、折射率等是光场强度的函数(非线性吸收和色散、光克尔效应、自聚焦等)。（4）A：光束通过光学系统，入射光强与透射光强之间一般呈线性关系；B：光束通过光学系统，入射光强与透射光强之间呈非线性关系。（5）多束光在介质中交叉传播，各束光的相位信息彼此不能相互传递。B：多束光在介质中交叉传播，光束之间可以相互传递相位信息，而且两束光的相位可以互相共轭(光学相位共轭)。1.写出电场强度的付氏振幅的表达形式，并对电强度进行付氏分解。对于角频率为、波矢为、初相位为的单色平面波：引入付氏振幅：将其所代表的单色平面

7、波改写成：这样，（1-2-3）式可改写成对称形式：其中，，为整数。这样由个频率分别为、波矢为、初相位为的单色平面波组成的光波场就可表示为：2.非线性极化张量的宏观性质及相应得推导过程：（1）真实性条件：是复张量，它的复共轭张量满足：证明。因为是频率为的二次非线性极化矢量的付氏振幅，所以有：为实数，所以：（1）按照，有：（2）而对式两边取复共轭得：（3）比较（2）和（3）两式可得：（2）本征对易对称性：对和这两对指标可以成对交换而其值不变：证明。考虑频率为、的两光波与非线性介质的相互作用，其频率的二次非

8、线性极化强度的分量可表示为：（1）上式的意义是频率为光波场的分量和频率为光波场的分量与非线性介质相互作用产生频率为的二次极化强度的分量。同理，其频率的二次非线性极化强度的分量可表示为：（2）（2）式的意义是频率为光波场的分量和频率为光波场的分量与非线性介质相互作用产生频率为的二次极化强度的分量。根据实际的物理过程，（1）（2）两式应该相等，因此有：（3）完全对易对称性，如果光波频率都远离介质的吸收区，则可近似取成实数，这时对、、三对指标都具有成对交换对成