Поглощение двухфотониое

Двухфотонное поглощение, возможное только при больших мощностях излучения, является нелинейным процессом. Это следует из [c.402]

У читателя может возникнуть вопрос почему двухфотонное поглощение наблюдается только при больших интенсивностях излу- [c.402]

Возможны и процессы, при которых в каждом акте поглощения одновременно участвуют более двух (три и больше) квантов. Такие процессы называются многофотонным поглощением. (Трехфотонное поглощение в кристаллах нафталина было обнаружено еще в 1964 г.) Очевидно, что с увеличением числа фотонов, одновременно участвующих в одном акте поглощения, вероятность соответствующего процесса уменьшится. Поэтому для наблюдения процессов более высокого порядка (например, трехфотонного поглощения) поток энергии падающего света должен быть значительно большим, чем в двухфотонном. В очень сильных световых полях, образуемых при фокусировке излучения мощных лазеров, иногда происходит одновременное поглощение десяти фотонов и больше. В этом случае многофотонное поглощение приводит к отрыву электрона от атома, т. е. ионизации. Этим объясняется возникновение искры — пробоя прн фокусировке излучения мощного лазера в воздухе. Существенный вклад в деле обнаружения и теоретического анализа и применения двухфотонного и многофотонного процессов был сделан академиками Н. Г. Басовым, А. М. Прохоровым, Л. В. Келдышем и их школой. [c.403]

Использование в оптическом эксперименте лазерных источников света привело к открытию ряда явлений, не совместимых с принципом линейности. Практически одновременно с созданием первых лазеров были обнаружены такие нелинейные оптические явления, как генерация гармоник, сложение и вычитание частот световых потоков, вынужденное комбинационное рассеяние света, двухфотонное поглощение. Было ясно также, что сам лазер — это оптическая система, в которой важную роль играет эффект насыщения усиления света активной средой. Все это стимулировало бурное развитие теоретических и экспериментальных исследований нелинейного взаимодействия света с веществом, разработку методов практического использования нелинейных оптических явлений в науке и технике и привело, в частности, к возникновению нелинейной оптики. [c.298]

Известно, что квантовая теория поглощения света исходит из того, что явление возникает тогда, когда энергия квантов света, падающего на вещество, имеет величину, равную разности уровней энергии данного вещества к = Еп — Е1, где Е и Еп — энергии нижнего невозбужденного и верхнего возбужденного уровней соответственно. Здесь в каждом акте взаимодействия света и вещества поглощается один фотон и поэтому процесс является однофотонным. При облучении вещества очень мощными световыми потоками от лазеров, дающих большую плотность излучения, может иметь место поглощение нескольких фотонов в одном элементарном акте таким образом, чтобы выполнить условие Л Ат= п — ь В этом случае происходит многофотонное поглощение (рис. 36.6, а). Величина энергии каждого фотона здесь в N раз меньше энергии фотона, который поглощается в однофотонном акте. Многофотонные процессы поглощения могут происходить не только при наличии фотонов одного сорта, но и в том случае, если имеются фотоны различных энергий (рис. 36.6, б). Например, может происходить двухфотонное поглощение, удовлетворяющее уравнению hvl+hv2=En—El. [c.311]

Впервые двухфотонное поглощение в оптическом диапазоне наблюдалось в 1961 г. в кристаллах СаРг, активированных двухвалентным европием Еи +. В качестве источника излучения в этих экспериментах был использован рубиновый лазер (Я = 6943 А). О наличии двухфотонного поглощения свидетельствовала квадратичная зависимость интенсивности флуоресценции ( . = 4250 А) от интенсивности излучения лазера. [c.311]

Отрицательную обратную связь можно реализовать, в частности, используя многофотонный внутренний фотоэффект -- двухфотонное поглощение света в полупроводнике. Внутрь резонатора лазера помещают пластинку полупроводника, у которого ширина запрещенной зоны удовлетворяет условию [c.231]

Условия возбуждения импульсное возбуждение при двухфотонном поглощении излучения СО -лазера (10,6 мкм) [c.919]

В случаях большой интенсивности лазерного излучения, особенно при импульсном режиме работы лазера, имеют место явления двухфотонного поглощения, состоящие в том, что молекула одновременно поглощает два фотона и переходит в энергетическое состояние, энергия которого равна сумме энергий двух падающих фотонов. Исследование спектров флуоресценции и поглощения подобных систем открывает новые возможности, которые были исключены при использовании обычного источника света. Так, если систему атомов или молекул освещать двумя лазерами, обеспечивающими излучения на частотах Vj и Vg, направленные навстречу друг другу, а частицы при этом перемещаются со скоростью v вдоль линии распространения лучей, то будут наблюдаться новые волны, одна с частотой Va (1 — v ) и другая с частотой (1 + vie). При достаточно высоких интенсивностях лазерных лучей двухфотонное поглощение приведет систему в состояние с энергией /г (vj + Vg) -+ ft (vj — v ) vie. Видно, что доплеровское уширение имеет [c.221]

Из (1), (2) следуют оси. особенности М. п. 1) Правила отбора для М. п. определяются составным матричным элементом и отличаются от таковых для однофотонного поглощения. Так, в дипольном приближении двухфотонные переходы разрешены между состояниями одинаковой чётности, тогда как однофотонные — между состояниями разной чётности (см. Отбора правила). [c.166]

Для двухфотонного поглощения это достигается в случае встречных световых потоков с одинаковой частотой и используется в нелинейной спектроскопии сверхвысокого разрешения атомов и молекул. [c.166]

В мощных световых полях может возникать нелинейная оптическая активность В результате двухфотонного поглощения, вклада нелинейной поляризуемости, ориентирующего влияния светового поля, в особенности при его круговой поляризации. Последние процессы особенно заметны для макромолекул. Нелинейная О. а- наблюдалась. [c.427]

Улучшение характеристик О. с. ч. связано с дальнейшим развитием метода насыщенного поглощения, а также методов, основанных на применении разнесённых оптич. полей, двухфотонных резонансов и резонансов поглощения захваченными в ловушки частицами. В сочетании с охлаждением частиц они формируют резонансы с добротностью 10 и позволяют получить стабильность и воспроизводимость частоты на уровне > 10 (см. Нелинейная спектроскопия). [c.453]

Двухфотонный коррелятор позволяет изучать форму линии поглощения также при малых временах t, что практически невозможно сделать, если мы имеем дело не с одиночным атомом, а с ансамблем. Здесь, как и в случае спонтанного испускания света мы сталкиваемся с зависимостью формы линии от времени. Этот эффект иллюстрирует рис. 1.10. Три кри- [c.50]

Чтобы сформулировать второе приближение, положенное в основу оптических уравнений Блоха, надо найти выражение для вероятности поглощения света, так как приближение касается именно этой вероятности. Вспомним, что рассматривая в первой главе двухуровневый атом, взаимодействующий с полем возбуждающего лазера, мы нашли, что полный двухфотонный коррелятор, являющийся функцией расстройки и времени, описывается формулой [c.95]

Оптические реперы. Используемые в СВЧ-диапазоне методы получения узких спектральных линий оказались не применимыми в оптич. области спектра (доплеровское уширение мало в СВЧ-диапазоне). Для О. с. ч. важны методы, н-рые позволяют получать резонансы в центре спектральной линии. Это даёт возможность непосредственно связать частоту излучения с частотой квантового перехода. Перспективны три метода метод насыщенного поглощения, двухфотонного резонанса и метод разнесённых оптич. полей. Осн. результаты по стабилизации частоты лазеров получены с помощью метода насыщенного поглощения, к-рый основан на нелинейном взаимодействии встречных световых волн с газом. Нелинейно поглощающая ячейка с газом низкого давления может находиться внутри резонатора лазера (активный репер) и вне его (пассивный репер). Из-за эффекта насыщения (выравнивание населённостей уровней частиц газа в сильном поле) в центре доплеровски-уширен-ной линии поглощения возникает провал с однородной шириной, к-рая может быть в 10 —10 раз меньше доплеровской ширины. В случае внутренней поглощающей ячейки уменьшение поглощения в центре линии приводит к появлению узкого пика на контуре зависимости мощности от частоты генерации. Ширина нелинейного резонанса в молекулярном газе низкого давления определяется прежде всего столкновениями и эффектами, обусловленными конечным временем пролёта части- [c.451]

В 1961 г. был обнаружен интересный, неизвестный до тех пор науке эффект — двухфотонное поглощение в оптическом диапазоне в кристаллах aFj, активированных двухвалентным евро- [c.401]

Поглощение называется двухфотонным, если система (атом, молекула) переходит с основного (невозбужденмого) уровня на возбужденный вследствие одновременного поглощения двух фотонов. [c.401]

В квантовой механике не всегда возможны переходы с поглощением одного фотона между двумя состояниями, если даже энергия фотона равна разности энергий между этими уровнями. В таком случае говорят, что подобные переходы запрещены. Преимуществом двухфотонного поглощения является то, что этот процесс возможен и в том случае, если даже переход между соответствующими состояниями запрещен. Следовательно, исследуя двухфотонрюе поглощение, можно обнаружить уровни, между которыми запрещен однофотонный переход. [c.402]

При рассмотрении, например, поглощения и испускания света в первом порядке следует использовать только оператор hi. Однако если поглощение и испускание света в первом порядке запрещено, то следует обратиться к двухфотон-иым процессам и тогда при рассмотрении поглощения и испускания света надо использовать оба оператора hi и hj. При рассмотрении рассеяния света в первом порядке [c.260]

В общем случае в разложении поляризации по степеням поля необходимо учитывать также низкочастотные поля. Большинство нелинейных эффектов связано с членами ряда, пропорциональными квадрату и кубу амплитуды электрического поля. Квадратичная поляризация обусловливает существование таких эффектов, как генерация второй гармоники, оптическое выпрямление, линейный электрооптический эффект (эффект Поккельса) и параметрическая генерация. К эффектам, обязанным своим существованием поляризации, кубичиой по полю, откосятся геиерация третьей гармоники, квадратичный электрооптический эффект (эффект Керра), двухфотонное поглощение, вынужденное комбинационное рассеяние, вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэ-ка и вынужденное ралеевское рассеяние. [c.860]

Возможны также процессы одновременного поглощения трех, четырех и более фотонов, сопровождающиеся излучением с утроенной, четырехкратной и более высокой частотой возбуждающего света. Этот процесс получил название многофотон-Рис. 46. Схема ного поглощения. В настоящее время это явление двухфотонного широко используется для получения генерации поглощения частоте выше частоты накачки, т. е. при двух- [c.74]

Схема возбуждении (вверху) и зондирования (вни , у) в активной лааеркой спектроскопии на примере двухуровневой системы а — одкофотонное возбуждение возбуждение за счёт однофотонного поглощения) ж однофотонвое. зондирование с помощью регистрации изменений в поглощении или усилении (пунктир) б — возбуждение с помощью двухфотонного поглощения и комбинационного рассеяния света (КРС) зондирование осуществляется аа счёт антистоксова или стоксова (пунктир) КРС, а также двухфотонного поглощения или усиления (пунктир). [c.38]

Рис. I. Примеры процессов многофотонного поглощения а — двухфотонное поглощение б— вырожденное по частоте трёхфотонное поглощение в — трёхфотонное поглощение при наличии промежуточного двухфотонного резонанса.

Наиб, простои вид ( принимает для низшего из процессов М. ц.— двухфотонного поглощения (т = 2) в электродипольном приближении [c.166]

Ф-лы типа (1) и (2) для двухфотонного поглощения были получены М. Гёпперт-Майер (М. Goeppert-Mayer) ещё в 1931, однако экспериментально этот эффект был обнаружен только после создания лазеров, т. к. интенсивности обычных источников излучения недостаточны для его регистрации. [c.166]

Наиб, низкие интенсивности требуются для наблюдения двухфотонного поглощения (т — 2). Напр., для межзонных переходов в полупроводниках и диэлектриках Хг 10 -4- 10 см/Вт, т. е. заметное ослабление пучка за счёт двухфотонного поглощения достигается при интенсивностях 10 -t- 10 Вт/см . Однако, если регистрировать М. п. косвенными методами, напр. по измерению интенсивности люминесценции, возбуждаемой мвогофотонным поглощением, то в ряде случаев достаточными оказываются интенсивности падающего излучения -i- Ю Вт/см . [c.167]

Все перечисленные механизмы могут вызывать П. з. и при многофотонном поглощении. Кроме того, в этом случае возможно просветление вследствие нелинейной интерференции разл. процессов возбуждения. Напр,, возбуждение перехода при трёхфотоином поглощения излучения с частотой со может быть подавлено действующим в противофазе процессом однофотонного возбуждения в поле излучения на частоте третьей гармоники Зсо. При этом выключается как трёхфотонное, так и однофотонное поглощение. Анбпюгичные эффекты возникают и при двухфотонном поглощении. П. э. такой природы наз. интерференционным (иногда — параметрическим) просветлением, [c.150]

Физ. Ф. ряда органич. веществ обусловлен поглощением света при переходе атомов или молекул из основного синглетного в возбуждённые синглетные или триплетные состояния. Изменение окраски в этом случае связано с изменением заселённости электронных уровней. Такой Ф. наблюдается при воздействии на вещество только мощных световых потоков. При высоких интенсивностях лазерного излучения проявляется т. н. многофотонный Ф., когда фотохромные превращения вещества происходят под действием света с частотой, гораздо меньшей частоты самого низкоэнергетич. электронного перехода. При этом сумма энергий квантов, участвующих в едином акте взаимодействия света с веществом, должна быть равна или больше разности уровней энергии, между к-рыми происходит электронный переход (см. Многофотонные процессы). Процесс двухфотонного Ф. наблюдался в жидких и твёрдых растворах спиропиранов и в поликристаллич. порошках замещённого салицилиденанилина. [c.363]

Представленная в гл. 1 теория двухфотонных корреляторов, с помощью которых в реальных экспериментах исследуется поглощение света одиночным атомом, не учитывала такого взаимодействия. В данной главе мы устраним этот недостаток теории, что позволит нам вывести уравнения для матрицы плотности полной системы, состоящей из электронньгх возбуждений молекул, фононов, туннелонов и фотонов поперечного электромагнитного поля. Будет показано, какие приближения необходимо сделать, чтобы из системы для полной матрицы плотности получились оптические уравнения Блоха, широко используемые на практике. С помощью этих уравнений мы найдем выражение для полного двухфотонного коррелятора, который итывает взаимодействие хромофора с фононами и туннелонами, т. е. выведем формулы, которые можно использовать при обработке реальных экспериментальных данных. [c.85]

Физический смысл функции pi t) не изменится, если принять во внимание взаимодействие с фононами и туннелонами. Данное взаимодействие изменит лишь конкретное выражение для pi (t) и теперь эта функция времени и расстройки должна быть решением системы уравнений (7.35). В пункте 3.5 мы показали, что двухфотонный коррелятор при стремлении времени к бесконечности, т. е. функция р(А, оо), описывает форму линии поглощения. Поэтому, если мы найдем функцию расстройки р (оо) из уравнений (7.35) и подставим ее в формулу (7.36), то получим выражение для формы оптической полосы, учитывающее взаимодействие с фононами и туннелонами. [c.95]

В случае линейной спектроскопии интенсивность возбуждающего света мала и вероятность вынужденных переходов заметно меньше спонтанных, описьшаемых константой 1/Ti. Тогда в первом неисчезающем приближении по приходим к такой простой формуле р (Д, оо) = k (Д), т. е. полный двухфотонный коррелятор совпадает с вероятностью поглощения в единицу времени фотона хромофором, взаимодействующим с фононами и туннелонами. Функция k A) определяет, очевидно, форму полосы поглощения при условии, что падающий на образец свет не очень интенсивен. [c.96]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...