非线性光学b复习进程.ppt

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1、非线性光学b4、根据耦合波方程（3.5-1）对于倍频光有：，，，(3.5-1)式变为：（3.5-2）求解(3.5-2)式得：其中§3.7现代倍频技术一、高功率脉冲激光器倍频技术（腔外倍频）全反射镜调Q器件YAG晶体输出镜T＝90％聚焦透镜倍频晶体0.53μm1.06μm分光镜1.腔外倍频的原因（1）倍频效率成正比，因此选择高的基频功率密度（2）对于调Q高功率脉冲激光器，输出镜透过率T：80～90％，腔内腔外的功率密度相差很小，为简单起见，将倍频晶体置于腔外。2.晶体位置：置于激光光腰处（1）对于基

2、横模（TEM00），是高斯光束，在束腰处光斑面积最小，功率密度最高，且束腰处近似平面波，对位相匹配有利。（2）由激光理论，发散角和束腰半径关系：当小，大，当晶体长度超过束腰长度时，光束发散，破坏光束完全匹配状态，倍频效率下降，所以，和之间有一折中。3.采用聚焦透镜增大基波功率密度（1）采用聚焦透镜，聚焦功率可增大一个数量级。（2）通常采用长焦透镜，增大焦深与倍频晶体长度相匹配。二、低功率连续激光器倍频技术（腔内倍频）全反射镜YAG晶体T＝100％（0.53μm）T＝0％（1.06μm）聚焦透镜倍频

3、晶体0.53μm布氏起偏器输出镜1.腔内倍频的原因连续激光器，输出镜的透射率T：10～20％，腔内功率密度比腔外大5～10倍，因此，采用腔内倍频。2.输出镜的选择对于激光，其损耗处于最佳值10％左右时，激光振荡才会最强，这样，也可以得到高的倍频光。因此，使输出镜对基频光全反射，而使倍频效率为10％，基频光振荡最强。3.布氏起偏器作用（1）使基频光变为偏振光。（2）使倍频光输出。三、腔内双向倍频全反射镜YAG晶体T＝100％（1.06μm）T＝0％（0.53μm）倍频晶体0.53μm长通滤光片短通滤

4、光片T＝0％（1.06μm）T＝100％（0.53μm）1.双向倍频，倍频光增强了2.滤光片可通过镀膜实现3.向前和向后传播的倍频光要同位相，否则会抵消，通过调节倍频晶体与两个滤光片距离实现，设计高精密调节系统。第四章受激散射效应第一节光散射现象概述一、光的散射有一部分能量，偏离原来的传播方向，向空间其它任意方向弥散开来，这种现象称为光的散射。二、研究光散射的意义1.认识光的传播规律，光和物质相互作用的规律。2.探索介质的组成、结构、均匀性、物态变化的手段。提供一种产生强相干辐射的新方式，如受激喇

5、曼散射激光器，受激自旋反转喇曼激光器。三、光散射的原因表面上看：介质的光学不均匀性，即光学常数（折射率）的不均匀性。实质上：，介质的光学不均匀性，实质上是介质感应电极化特性的时空起伏，即感应电偶极矩的时空起伏。在入射光作用下，介质内产生感应电偶极矩，电偶极矩是产生次级电磁波的辐射源，当介质内感应电偶极矩的时空分布完全均匀时，次波辐射互相干涉，使介质内沿原来前进方向上的光辐射强度最大，其它方向上次波辐射干涉相消,光强为零，没有光的散射。当介质内折射率分布不均匀，感应电偶极矩时空分布不均匀，次波辐射干

6、涉结果，在其它方向不能完全干涉相消，光强不为零，形成散射。三、光散射现象的分类从产生的物理机制可分为两大类1、非纯净介质中的光散射介质中由外来杂质质点、颗粒、介质本身结构缺陷等造成的光散射。如晶体中形成的结石、气泡、杂质颗粒、局部错位、局部应力都可成为散射中心。特点：散射现象不是介质本身所固有的，而是依赖外部掺杂进来的散射中心的性质或介质的纯净度。规律：（1）散射光频率与入射光频率相同。（2）散射光强I‘与入射光波长之间关系：其中：与散射中心的尺度有关（1）丁铎尔散射：，，与无关。（2）瑞利散射：

7、，，（3）米氏散射：，2、纯净介质中的光散射（介质本身所固有的）（1）瑞利散射：组成介质的原子或分子产生的密度起伏。散射光频率与入射光频率相同，散射前后原子或分子内能不变。散射光强与入射光波长：（2）喇曼散射：发生在由分子组成的纯净介质中。组成介质的分子是由原子或离子组成的，它们在分子内部按一定方式运动，如振动、转动。分子内部粒子间的这种相对运动，使感应电偶极矩受到调制，使入射光产生散射。散射光的频率相对入射光有一频移，频移量等于调制频率。设入射光：电极化率：入射光产生的电极化率分子运动对电偶极矩

8、的调制电极化强度矢量：反斯托克斯散射光斯托克斯散射光（3）布里渊散射：组成介质的质点群，做热运动，使介质内存在弹性力学振动或声波场，使介质的密度（折射率）随时间和空间周期性起伏，因而对入射光产生散射作用。声波场相当于光栅的衍射作用。特点：散射光频率与入射光不同，频移量与声波特性及散射角有关。第二节受激喇曼散射效应一、喇曼散射的量子理论描述前面对喇曼散射进行了经典的物理说明（入射光看作电磁波），下面采用量子理论图像对散射机制给出更本质的说明（入射光看作光子）。处于较低能级上的分子，吸