Вынужденное рассеяние кристаллах

Вынужденное рассеяние света однородной средой. В соответствии с данными, приведенными выше о спонтанном рассеянии света однородной средой, и исходя из основных положений о спонтанных и вынужденных процессах следует предполагать, что в однородной среде должно возникать вынужденное рассеяние света, обусловленное флуктуациями плотности (давления) и те.мпературы (энтропии) среды и анизотропии молекул, составляющих сроду. Действительно, при взаимодействии мощного лазерного излучения с сжатыми газами, жидкостями, стеклами И кристаллами наблюдаются вынужденные аналоги соответствующих спонтанных процессов рассеяния. [c.131]

Электроны во внешних оболочках атомов, молекул, кристаллических структур или электроны в плазме могут осуществлять неупругое рассеяние электромагнитного излучения на молекулярных колебаниях, на оптических и акустических колебаниях кристаллов или на других возбужденных состояниях твердых тел и плазменных систем. Если коэффициент усиления принимает достаточно большие значения, то всегда присутствующие оптические потери могут быть скомпенсированы, и тогда становится возможным переход от спонтанного к вынужденному рассеянию при этом свойства рассеянного излучения качественно изменяются (ср. ч. I, разд. 4.21). Вынужденное комбинационное рассеяние может быть обнаружено на большом числе частиц, квазичастиц и возбужденных состояний и влечет за собой большое многообразие явлений [3.1-10,3.1-11]. В дальнейших рассуждениях данного раздела будет рассмотрен эффект комбинационного рассеяния на колебаниях молекул, комбинационное рассеяние на длинноволновых оптических фотонах н на фонон-поляритонах, а также комбинационное рассеяние, связанное с процессами переворачивания спинов электронов в полупроводниках. [c.350]

Если условия синхронизма выполняются для очень большого числа волн, то в результате взаимодействия форма волны уже будет далека от синусоидальной. Квазигармоническое приближение здесь не работает. Однако часто оказывается, что число взаимодействующих волн невелико. Такие задачи очень важны для нелинейной оптики, физики твердого тела, физики плазмы. Например, классической задачей нелинейной оптики является задача о вынужденном рассеянии Мандельштама-Бриллюэна [4, 5] падающая на кристалл световая волна частоты и>1 вызывает модуляцию плотности среды (электрострикционный эффект), возникает акустическая волна частоты Ш2- Происходит отражение света от появившихся неоднородностей, результатом чего является возникновение волны частоты Шз = 1— 2, распространяющейся в обратную сторону (см. рис. 17.1г). Взаимодействие волн при этом в одномерном случае (световая волна с напряженностями электромагнитного [c.360]

При изучении эффекта вынужденного комбинационного рассеяния в 2.4 мы рассмотрели ту форму взаимодействия электромагнитного излучения с молекулами, при которой возбуждаются молекулярные колебания. Если же молекулы макроскопического образца образуют молекулярный кристалл, то, как показывают дальнейшие исследования, возбуждаются решеточные колебания оптической ветви при этом разность частот возбуждающего и рассеянного излучений оказывается равной частоте решеточных колебаний оптической ветви. Аналогичное явление было обнаружено при взаимодействии электромагнитного излучения с акустическими колебаниями как упорядоченных, так и неупорядоченных систем (в данном случае имеются в виду решеточные колебания акустической ветви). Это явление получило название рассеяния Бриллюэна. [c.142]

Спектроскопия вьшужденного комбинационного усиления. В п, 3.4.1 был рассчитан коэффициент усиления при вынужденном комбинационном рассеянии, установлена его связь с кубической нелинейной восприимчивостью х Ч 2 1 — 1, С02). Были выяснены причины, по которым процесс ВКР не вполне подходит для спектроскопических применений (п.3.4.2). Тем не менее эффект комбинационного усиления можно положить в основу одного из методов когерентной спектроскопии комбинационных переходов в молекулах и кристаллах. Этот метод так и называется — спектроскопия вынужденного комбинационного усиления [c.240]

Методы нелинейной оптики и динамической голографии позволяют реализовать зеркало , автоматически подстраивающееся под форму любой падающей волны так, чтобы отразить сигнал в форме обращённой волны. Существует ряд методов О. в. ф. с использованием не-лиыеинооптич. сред. Один из двух наиб, распространённых методов — О. в. ф. при вынужденном рассеянии (ВР) света назад [1] (чаще всего — Мандельштама — Бриллюэна, ВРМБ). В этом случае в нелинейную среду (жидкость, сжатый газ, кристалл, волоконный световод ИТ. п.) вводится квазимонохроматич. волна от лазера Е1 (х, у, к-рую предварительно про- [c.390]

Поляризационное пассивное обращающее зеркало, удовлетворяющее рассмотренным условиям, впервые было реализовано на вынужденном рассеянии Мандельштама—Бриллюэна [41]. Затем оно было использовано при вырожденном четырехволновом смешении в фоторефрактивных кристаллах [36] (рис. 7.8). Устройство представляет собой интерферометр Майкельсона с общим пассивным обращающим зеркалом (рис. 7.6), в котором расщепитель пучков является поляризационным и разлагает падающий пучок 1 с произвольной линейной либо эллиптической поляризацией на ортогональные компоненты 2 а 3. Расщепитель ориентирован так, чтобы одна из компонент (на рис. 7.8 пучок 2) имела вектор поляризации, лежащий в одной плоскости с с-осью самонакачивающегося ФРК-лазера. Пластинка Х/2 поворачивает вектор поляризации второй компоненты (пу- [c.232]

Существует аналогичный процесс вынужденного рассеяния фотона с испусканием фонона, вероятность которого пропорциональна интенсивности рассеянного света. Вынужденное рассеяние Мандельштама—Бриллюэна (ВРМБ) было открыто на опыте в 1964 г.-Чиао, Таунсом и Стойчевым. Они обнаружили, что мощное лазерное излучение частоты со вызывает в кристалле появление когерентной упругой волны частоты й с одновременным испусканием света на частоте со—й. Явление наблюдается лишь тогда, когда мощность лазерного излучения превышает некоторое пороговое значение. [c.499]

Более детальный анализ показывает, что это предположение обосновано для анизотропной среды ( ор(Маль-пые волны которой имеют -определенные направления поляризаций), но для изотропной среды выполняется лишь в частных случаях, поскольку здесь поляризации нормальных волн произвольны, В общем же случае нелинейного взаимодействия в оптически изотропной среде (например, генер-ации второй гармоники в кристалле типа ОаАз, вынужденном -комбинацианно-м рассея-нии или вынужденном рассеянии Мандельштама — Бриллюэна в жидкостях) уравнения первого порядка являются векторными и описывают одновременно изменение амплитуд и поляризаций -взаимодействующих волн. Более детально этот вопрос рассмотрен в работе [41]. Заметим, кстати, что в теории нелинейных -волновых явлений в диспергирующих средах плодотворным оказывается использование идей, а в ряде случаев и конкретных методов нелинейной теории колебаний (например,. при анализе системы уравнений для связанных волн полезным оказывается метод фазовой плоскости и т. п.). Эта сторона нелинейной оптики подробно обсуждается в работе [41] там же можно найти и -соответствующую библиографию. [c.20]

Значительное количество невыясненных вопросов имеется и в области изучения вынужденного рассеяния Мандельштама — Бриллюэна. Так, не выяснен до конца вопрос о существовании ангисто,ксо,вых компонент в вынужденном рассеянии результаты первых опытов, в которых такие компоненты как будто бы наблюдались, по-видимому, не подтвердились (см, [53]). Интересные результаты получены при исследовании гармоник звука, возникающего в процессе вынужденного рассеяния [54] есть основание считать, что они могут быть достаточно сильными. Наконец, весьма интересной задачей является наблюдение вынужденного рассеяния Мандельштама— Бриллюэна в кристаллах при низких температурах, что может позволить вывести из среды гиперзву-ковые колебания, возникающие в процессе рассеяния. [c.27]

Ряд теоретических вопросов, связанных с эффектом вынужденного рассеяния Мандельштама — Бриллюэна, был рассмотрен Таунсом и др. [12]. Экспериментально рассеяние в кварце и сапфире наблюдали Чао, Таунс и Стойчев [12]. Схема их эксперимента представлена на фиг. 15. При комнатной температуре пороговая мощность лазера, соответствующая появлению вынужденного рассеяния, оказывается весьма высокой пороговые плотности потока мощности в сфокусированном лазерном луче составляют по оценкам 10 бт/сж . При этом в ультразвук преобразуется доЛя мощности лазера соак/мь, которая из-за сильного поглощения звука за время, меньшее 10 сек, переходит в тепло. Кристаллы неизменно повреждались, как только интенсивность лазерного излучения оказывалась достаточной для наблюдения эффекта вынужденного рассеяния. В этих опытах в основном регистрировалось рассеяние в обратном направлении. Вынужденное рассеяние в обратном направлении идет, по-видимому, наиболее эффективно, поскольку длина взаимодействия рассеянного излучения с излучением лазера в этом случае максимальна. Здесь уместно заметить, что рассеяние Мандельштама — Бриллюэна в прямом направлении (0 = О, см. фиг. 13) возможно в анизотропных кристаллах. Здесь падающая световая волна может быть рассеяна с образованием волны стоксовой частоты, имеющей другую поляризацию и распространяющуюся в том же направлении. Законы сохранения энергии и им- [c.162]

В бО-х годах появление мощных источников когерентного све-la — лазеров — способствовало ускоренному развитию акустоопти-ческих исследований. Был установлен ряд новых экспериментальных закономерностей, например открыто стимулированное рассеяние света на тепловых акустических колебаниях — вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна. Потребности лазерной техники стимулировали развитие акустических методов управления лазерным излучением и акустооптической обработки сигналов [4—7J. Широкий размах получили работы по визуализации звуковых полей [8J и акустической голографии [9, 10]. В последнее время к этим областям прибавились также акустооптика жидких кристаллов, лазерная генерация звука [11] и фотоакустическая спектроскопия [12]. [c.339]

Свет гигантского импульса рубинового лазера с мош,ностью после выхода из квантового генератора 100 Мет и длительностью 1 10 сек проходит через две разделительные стеклянные пластинки и фокусируется линзой Li (/ = 3 см) внутрь рассеиваюш его вещества. Если пренебречь возможными искажениями в фокусе внутри образца (см. ниже), то интенсивность в фокусе должна быть >-- 10 Мвт/см , На установке рис. 101 рассеянный свет наблюдается в прямом и обратном направлениях. Путь рассеянного света показан стрелками. На интерферограммах спектра вынужденного рассеяния света в кристаллах кварца и сапфира, а также в плавленом кварце и стекле наблюдались только стоксовы компоненты Мандельштама — Бриллюэна. Антистоксовы компоненты в этих опытах не наблюдались. Интенсивность стоксовой линии была сравнима с интенсивностью линии возбуждающего света. Результаты измерения приведены в табл. 46. [c.413]

Принципиальное значение для Н. о. имело создание лазеров с модулиров. добротностью (1962), позволяющих иолучать при длительности импульсов 10 — 10 с интенсивности 10 —10 Вт/см . Сильные поля лазеров с модулиров. добротностью позволили начать исследования нелинейных эффектов, кубичных по полю, определяемых х - С помощью этих лазеров получены 3-я и 4-я оптич. гармоники (1963—64), обнаружено явление вынужденного комбинац. рассеяния (1962). Оказалось, что в сильных лазерных полях взаимодействия электронных и колебат. движений в молекулах и кристаллах приводят к фазиронке колебаний рассеяние становится когерентным, интенсивность рассеянного света возрастает на много порядков. [c.293]

Десять лет тому назад был создан первый квантовый генератор света — лазер. С момента создания первых лазеров работы в области квантовой электроники развернулись в широких масштабах и развивались исключительно быстрыми темпами. Бурное развитие квантовой электроники продолжается и поныне. В результате за короткое время было разработано очень много разных типов лазеров твердотельные лазеры на кристаллах и стеклах, жидкостные лазеры, газовые лазеры (атомные, молекулярные, ионные), полупроводниковые лазеры (инжекционные, с электронным и оптическим возбуждением), лазеры с перестраиваемой частотой, химические лазеры, лазеры на основе вынужденного комбинационного рассеяния и др. Созданы импульсные лазеры и лазеры непрерывного действия, даюпхие когерентное излучение в широком диапазоне длин волн от ультрафиолетового (0,2 мк) до дальнего инфракрасного (538 мк) участков спектра. [c.5]

Соответствующий вынужденный процесс, при котором акустическая волна создается внешним источником, был рассмотрен в [109]. Заиегшм, что если в (2) положить Q = О, а под U понимать один из екторов обратной решетки кристалла, то (2) будет описывать трехфотшшое брегговское рассеяние рентгеновских волн или ПР с учйсявга лектора обратной решетки [26]. [c.41]

Эффекты, овязанные с конечным сечением световых пучков, активно обсуждаются в последнее время в связи с опытами по генерации гармоник в двоякопрелом-ляющих -кристаллах (при больших длинах предел нарастанию мощности гармоники в пучке конечной апертуры кладет различие направлений волнового и лучевого векторов [21]), а также опытами по вынужденному комбинационному рассеянию (см. [45, 46]). [c.25]

Обстоятельный обзор литературы по спонтанному и вынужденному комбинационному рассеянию в кристаллах дан Лоудоцом [40 ]. — Прим. ред, [c.166]

При более полном теоретическом исследовании вынужденного комбинационного рассеяния следует рассмотреть систему уравнений для связанных волн с частотой сог,, частотой лазера сох, и со всеми комбинационными частотами соь /сОц. Эти волны могут распространяться во многих направлениях. Чтобы сделать задачу разрешимой, следует ввести некоторые упрощающие предположения. Во-первых, можно исключить уравнение для волны с частотой со , поскольку оптические фононы сильно поглощаются средой. Во-вторых, допустим, что имеет место поглощение и для световых волн с частотами сох- 2(0 . Это позволяет исключить волны стоксовых и антистоксовых компонент с индексом I 2. Хотя волна нелинейной поляризации с частотой сох, + Зм может генерироваться при смешении антистоксовой и стоксовой компонент, 2(0а — (05, соответствующая нелинейная восприимчивость для этого процесса не будет резонансной. По той же причине мож-но исключить из рассмотрения и волны с частотами гармоник 2соь и т. д. Таким образом, мы ограничимся рассмотрением уравнений связанных волн с тремя частотами сох,, сОз и (Оа, однако даже и этот случай не поддается аналитическому исследованию. Поэтому мы будем считать поле накачки заданным. Такое приближение достаточно хорошо соответствует (по крайней мере на начальном этапе процесса рассеяния) экспериментально реализуемым условиям, когда интенсивный луч лазера падает на плоскую границу г = 0) нелинейной среды — кристалла, жидкости или газа. [c.175]

Представляет интерб с применение ПГС, имеющего высокодобротный резонатор (К 100%), для изучения вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) параметрически возбуждаемого излучения в самом нелинейном кристалле ПГС [15]. Последнее время появилось сообщение об использовании ПГС в экспериментах по обнаружению несохранения пространственной четности в слабых взаимодействиях с помощью оптических методов [30]. [c.252]

Существенные результаты удалось получить, используя новые физические явления удвоение частот излучения нелинейными кристаллами, вынужденное комбинационное рассеяние и параметрический резонанс. Пр-инцип действия параметрического генератора света был предложен впервые в 1962 г. московскими учеными С. А. Ах-мановым и Р. В. Хохловым. С помощью параметрических генераторов удается получить когерентное излучение света в значительном диапазоне частот и производить плавную перестройку частоты света. Такие генераторы пока еще маломощны, но они уже применяются при решении многих научных задач. В будущем их роль возрастет. [c.34]

Лазерный свет, как и обычный свет, можно рассеивать на некоторых веществах, включая жидкости. Рассеяние света на жидкостях, в результате которого изменяется частота рассеянного света, было экспериментально установлено индийским ученым Ч. Раманом и получило название Раман-эффекта . Суть этого эффекта состоит в том, что падающий на вещество свет взаимодействует с колебаниями молекул вещества и в итоге частота рассеянного света либо увеличивается, либо уменьшается на величину частоты молекулярных колебаний. В некоторых приспособлениях резонатор изготавливается из материала, который может давать комбинационное рассеяние света (например, из куска кварца с параллельными торцовыми гранями), а для возбуждения колебаний решетки кристалла применяется мощный пучок света от рубинового лазера. В рассмотренном приспособлении лазерный пучок действует как насос , то есть служит своего рода источником энергии. Напомним, что роль такого насоса в рубиновом лазере играет разрядная трубка. Возбужденные в кварце интенсивные колебания решетки модулируют световой пучок рубинового лазера, в результате чего рассеянный лазерный свет содержит как частоту, равную сумме частот падающего света и молекулярных колебаний, так и частоту, равную их разности. Наряду с термином вынужденное излучение иногда в этом случае пользуются и термином вынужденное рамановское рассеяние (SRS — stimulated Raman s attering). [c.58]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...