Электроны и нелинейная восприимчивость

Другое слагаемое, как видно, обусловлено возникновением переменной поляризации с частотой 2ы и с амплитудой, прямо пропорциональной произведению интенсивности падающего света на нелинейную восприимчивость Приведенный в колебание с такой частотой электрон станет источником излучения электромагнитной волны с частотой, в два раза превышающей частоты падающего света [c.392]

Параметрические процессы обусловлены нелинейны.м откликом электронов среды в электромагнитном поле. Зависимость наведенной поляризации среды от величины приложенного поля содержит как линейные, так и нелинейные члены, величина которых зависит от нелинейных восприимчивостей [1-4] (см. выражение (1.3.1)). Возможны параметрические процессы различных порядков, причем порядок процесса совпадает с порядком восприимчивости, ответственной за него. Восприимчивость второго порядка в изотропной среде равна нулю (в дипольном приближении) [2 4]. По этой причине параметрические процессы второго порядка, такие, как генерация второй гармоники или генерация суммарных частот, в световодах из плавленого кварца не должны иметь место. В действительности эти процессы все же наблюдаются благодаря квадрупольному или маг-нитно-дипольному эффектам, но их эффективность довольно низ- [c.281]

Восприимчивость среды зависит от смещения зарядов в веществе под влиянием внешнего поля и, следовательно, связана со смещениями электронов и ядер. Нелинейная восприимчивость в высокочастотных полях определяется только смещением слабо связанных электронов и наиболее легких ядер - протонов. При рассмотрении действия низкочастотных полей необходимо учитывать движение и более тяжелых ядер. [c.5]

Поскольку нелинейные восприимчивости, связанные с движением электронов, -ЕЦ, Е2 (см. (62)), что Х Ш И/Асо,)". [c.33]

Обсуждение методов расчета нелинейных восприимчивостей молекул и кристаллов начнем с учета вклада в гиперполяризуемость перераспределения электронной плотности в основном состоянии молекул. Это поможет лучше учесть значение перераспределения заряда при возбуждении. Отметим, что факт решающего вклада переноса заряда в величину гиперполяризуемости молекул стал столь же общепризнанным, как и факт его решающего вклада в величину нелинейной восприимчивости кристаллов [43-46,170, 190-193]. Однако до сих пор учет перераспределения зарядов при возбуждении пытаются заменить учетом дополнительного переноса заряда в основном состоянии в присутствии молекулярных полей доноров и акцепторов [43, 190]. Как уже говорилось, в принципе смещение зарядов под действием полей до некоторой степени эквивалентно смещению зарядов при возбуждении [c.121]

Нелинейно-оптический эффект. С помощью поляризационного потенциала мы можем рассчитать коэффициенты тензора оптической нелинейной восприимчивости. Оптическая нелинейность рассматривается как возникшая вследствие штарковских сдвигов энергетических уровней, индуцированных электронной поляризацией, по аналогии с поляризационным сдвигом, приводящим к электрооптическому эффекту. Рассмотрение ограничивается только электронными процессами, т. е. ядра предполагаются фиксированными. Однако следует отметить, что комбинация низкочастотных (ионных) и высокочастотных (электронных) поляризационных потенциалов может в принципе описать большинство главных нелинейных оптических проблем. [c.352]

Выше на примере простой классической модели было показано, что нелинейные восприимчивости появляются за счет ангармонических членов в потенциальной энергии оптического электрона. Электронный механизм возникновения нелинейности преобладает в твердых телах. Но зависимость оптических характеристик среды от интенсивности световой волны может быть обусловлена не только влиянием поля волны на поляризуемость молекулы (ее внутренние степени свободы), но и воздействием на концентрацию и ориентацию молекул, т. е. на внешние степени свободы. Эти факторы играют главную роль в жидкостях. [c.484]

III.4. В достаточно плотной (Ng 10 см ) холодной (кТ 10 эВ) плазме одним из основных источников нелинейности на оптических частотах оказывается зависимость частоты электрон-ионных столкновений от амплитуды падающей световой волны (вследствие зависимости этой частоты от относительной скорости движения электрона и иона, т.е. от электронной температуры). В рамках этой модели рассчитайте тензор нелинейной восприимчивости плазмы 3-го порядка х (са со., [c.205]

Вторая группа основана на регистрации нелинейного отклика вещества в условиях, когда какая-либо комбинация частот волн накачки попадает в резонанс с электронными или колебательно-вращательными переходами среды. К этой группе методов относятся, например, спектроскопия двухфотонного поглощения и спектроскопия когерентного антистоксова рассеяния света (КАРС). Эти процессы описываются резонансными нелинейными восприимчивостями. Когерентный характер возбуждения и нелинейного отклика при использовании для возбуждения монохроматических перестраиваемых лазерных источников позволяет на несколько порядков [c.227]

Не обсуждались также важные теоретические вопросы, касающиеся взаимодействия света со светом в вакууме, нелинейного взаимодействия света с релятивистским электроном, квантовых флуктуаций и квантовых шумов в параметрических устройствах и устройствах, использующих явление комбинационного рассеяния. Единственным оправданием этого может служить то, что рассмотрение указанных вопросов увело бы нас слишком далеко от центральной темы настоящей монографии — изучения нелинейных восприимчивостей вещества. [c.258]

Ширины линий разрешенных электронных и колебательных переходов в конденсированной среде обычно велики, и соответствующие резонансные выигрыши и в нелинейных восприимчивостях не превышают нескольких еди [c.8]

Результаты, полученные современной нелинейной оптикой, несколько схематично можно разбить на две группы. К первой из них следует отнести новые данные о микроскопических характеристиках вещества, полученные при изучении нелинейных оптических эффектов. Только с появлением лазеров удалось измерить спектральные компоненты тензоров на оптических частотах знание последних, вообще говоря, дает информацию об электронных энергетических полосах, не содержащуюся в линейной восприимчивости. Новые возможности изучения энергетических уровней открывает многофотонное поглощение (при двухфотонных процессах в центросимметричных средах возможны, в частности, переходы между уровнями с одинаковой четностью) соответствующую область спектроскопии называют многофотонной спектроскопией. Вместе с тем заметим, что эффекты вынужденного рассеяния определяются теми же спектральными компонентами тензоров и т. д., что и соответствующее спонтанное рассеяние, детально изученное в параметрической оптике. Однако в вынужденном рассеянии совершенно иной характер носит развитие волнового процесса в пространстве (имеет место экспоненциальное нарастание компонент рассеянного излучения). Наблюдение широкого класса новых волновых взаимодействий представляет собой вторую группу результатов нелинейной оптики. Последние тесно связаны с практическими приложениями нелинейной оптики. Уже сейчас нелинейная оптика располагает и значительным количеством практических достижений. К числу важнейших из них следует отнести следующие [c.14]

Слабый эффект генерации 2-й оптич. гармоники был открыт в естеств. кристалле кварца. Получение кпд оптич. удвоителя частоты, достигающего десятков процентов, стало возможным только за счёт использования искусственно выращенных кристаллов, позволяющих реализовать условия синхронизма. Поэтому большая величина нелинейвой восприимчивости — не единств, требование к эфф. нелинейному материалу. Обычно необходима совокупность таких свойств, как нелинейность, двулучепреломлеяие, область прозрачности, оптич. прочность и т. п. Возможности варьирования величин квадратичной нелинейной восприимчивости обусловленной быстрой электронной нелинейностью, относительно невелики. Анализ эксперим. данных позволяет сформулировать полуэмпирич. закономерность, связывающую спектральные компоненты квадратичной восприимчивости с компонентами [c.298]

Очевидно, что Рххх двухуровневой системы (молекулы) будет велика лишь в случае, когда велик дипольный момент перехода из основного в возбужденное состояние /Ию и разность диагональных матричных элементов (дипольных моментов) основного и возбужденного состояний. Первое требование сводится к слабой связи электронов с остовом и разрешенности соответствующего перехода. Второе требование - к значительному перераспределению электронной плотности при возбуждении. Известно, что оба требования л)дш1е всего выполняются для переходов с переносом заряда [52, 53]. Поэтому вклад в нелинейную восприимчивость переходов с переносом заряда, оцениваемый по формуле для двухуровневой системы (55), оказывается значительным (см. гл. 4). К повьпиению этого вклада приводит также то обстоятельство, что переходы с переносом заряда часто обладают сравнительно низкой энергией, причем частота переходов иногда близка к частоте преобразованного излучения. Это приводит к резонансному повышению /3. [c.29]

Электронная нелинейная восприимчивость. Эффект Керра. Электро-стрикция и электрокалорический эффект. Тепловой эффект [c.109]

Электронная нелинейная восприимчивость. Нелинейная восприимчивость может быть обусловлена изменевием электронных состояний атомов и молекул, составляющих данную сроду (газ) или входящих в состав среды (например, красители). Два наиболее существенных эффекта сводятся к изменению эаергий связанных электронных состояний, т. е. к динамической поляризуемости (лекция 3) и к изменению заселенности электронных состояний (лекции 4 и 6). [c.110]

Выше рассмотрение нелипенпой рефракции проводилось па примере самофокусировки. Аналогичное рассмотрение можно провести и для дефокусировки, которая возникает при х < 0. Напомним, чю зпак нелинейной восприимчивости существенно зависит от природы явления (лекции 2 и 9). Так, например, при электронной поляризуемости знак зависит от частоты излучения, при электрострикции — от конкретного типа прозрачного диэлектрика, при нагреве газа за счет поглощения излучения индуцируемая поляризуемость всегда меньше нуля (лекцпя 9). [c.173]

В терминах нелинейных оптических восприимчивостей эта ситуация описывается как появление мнимых составляющих у компонент электронных восприимчивостей (ранее нерезонансных) а также у величин xjfki появление различий в соотношениях между независимыми компонентами этого тензора от клейнмановских (4.4.10). В этих условиях интерференция электронных и комбинационных резонансов приобретает особенно причудливый характер, так что, в частности, еще более расширяются возможности для разрешения внутренней структуры переналожившихся полос рассеяния (рис. 4.33, 4.34). [c.279]

Спектральная компонента поляризации на частоте (Ор образуется за счет комбинации двух полей при учете младшего нелинейного члена в разложении Р = Р(Е) или трех и более полей при учете членов более высокого порядка (в зависимости от соотношения между частотами (2в) содержат либо сами поля Е, либо комплексно сопряженные величины). Нелинейные восприимчивости различных порядков хш. %цы и т. п., как и линейная восприимчивость к, определяются физическими свойствами материальной среды и oдepжaт, вообще говоря, более полную информацию об электронных энергетических уровнях, нежели к. [c.6]

Дисперсия нелинейной восприимчивости становится более резко выраженной, когда одна из частот попадает в область поглощения вещества. Если начинает поглощаться излучение с частотой второй гармоники, то происходит заметное увеличение нелинейной восприимчивости. Такой эффект наблюдали Зорев и Мус [21], которые работали с твердыми растворами ZnS— dS и dS— dSe. Ширина запрещенной зоны Eg в этих кристаллах в зависимости от концентрации систематически изменяется от 1,71 эв в dSe до 2,36 эв в dS и до 3,52 эв в ZnS. Такой диапазон изменения Eg вдвое превышает энергию фотонов, испускаемых лазером на неодимовом стекле. При уменьшении ширины запрещенной зоны с 1,52 (2Йш) до 0,73 (2йш), приводящему к попаданию второй гармоники в область сильного поглощения, нелинейная восприимчивость 2(333 ( 2 u = U + u) увеличивается на порядок. Этот результат согласуется с теоретическим расчетом по формуле (2.48). Резонансный знаменатель этого выражения, зависящий от частоты oi + шг = 2м, показывает, что, после того как 2/гм станет больше Eg, нелинейная восприимчивость должна расти по такому Ж закону, как и комплексная линейная восприимчивость на частоте 2ш. Таким образом, существует во всяком случае качественное согласие между теорией и экспериментом. Заслуживает внимания то, что даже в области прозрачности, где Eg > 2/гм, нелинейность dS много больше, чем KDP. Объяснение, по-видимому, заключается в том, что отклонение от инверсионной симметрии в dS и полупроводниках типа А В гораздо сильнее. Поэтому значительно большая сила осциллятора связывается с волновыми функциями валентных электронов, не обладающими определенной четностью. [c.217]

Сделаем несколько заключительных замечаний, резю-мируюш,их изложенную в настоящей работе теорию. Нелинейные свойства, присущие электронам и ионам, находящимся в атомах, молекулах и конденсированных средах, можно связать с макроскопическими свойствами максвелловских полей в нелинейных диэлектриках. Это позволяет в свою очередь дать подробное описание процессов когерентного нелинейного рассеяния с помощью макроскопических нелинейных восприимчивостей. Рассмотрение взаимодействия между когерентными световыми волнами приводит к решению, которое указывает на возможность полного преобразования мощности одной частоты в другие в рассмотренных здесь идеализированных случаях. Это решение получено путем обобщения теории параметрического усиления. Оно может использоваться при анализе случая большой мощности сигнала и холостого излучения, либо большой мощности одного холостого излучения и учитывает уменьшение в обоих случаях мощности накачки. Весьма общим способом выведены соотношения Мэнли — Роу. В связи с тем, что нелинейные материальные соотношения [c.327]

Для простых молекул вблизи их колебательно-вращат. резонансов дисперсия нелинейной восприимчивости имеет много общего с дисперсией нелинейной восприимчивости атомов вблизи их электронных резонансор. Гораздо сложнее картина для электронных переходов в больших молекулах и конденсированных средах. Несмотря на то, что кнантовомехани-ческий расчёт в этих случаях невозможен, была развита феноменологическая теория, позволившая получить количественные результаты, во мн. случаях хорошо согласующиеся с экспериментом (рис. 1), и дать рецепты поиска новых нелинейно-оптич. материалов. В то время как значения [c.459]

В изотропных средах возникают эффекты третьего порядка, при которых геометрические свойства распространения электромагнитных волн зависят от амплитуды напряженности электрического поля. На эти свойства распространения волны с частотой могут влиять, кроме компоненты напряженности поля с той же частотой /, также компоненты с другими частотами, например Простая модель, объясняющая такую зависимость, уже была представлена в 2.3. На основании этой модели было описано возникновение нелинейной поляризации в результате ориентации анизотропных молекул. При известных условиях эта поляризация служит существенным фактором, влияющим на распространение волн. Напомним явление, описанное в 2.3 если в связанной с молекулой системе координат существует строгая линейная зависимость между Р. и то в лабораторной системе координат возникает нелинейная поляризация, которая, очевидно, обусловлена ориентацией отдельных молекул. При этом существенную роль играет не только движение электронов, но и вращательное движение ядер. Поэтому настоящий параграф посвящен эффектам электронно-ядерного движения. Следующей причиной зависимости свойств распространения от амплитуд напряженности поля является электрострикцня. При элек-трострикции электрическое поле изменяет плотность среды, что влечет за собой изменение оптических констант. Следовательно, и в этом случае играет роль движение молекул в целом. Значения восприимчивости жидкостей с сильно анизотропными молекулами, соответствующие модели 2.3, и значения электрострикции имеют, вообще говоря, одинаковые порядки величин (10 3°А-с-м-В" ) наоборот, в жидкостях из изотропных молекул, т. е. молекул со сферической формой эллипсоида поляризуемости, электрострикцня часто превалирует над всеми другими возможными причинами. Наконец, в очень сильных полях может появиться и чисто электронный эффект. Он обусловлен тем, что связь между [c.186]

Эффект линеаризации. Феноменологические формулы (1), (2) описывают еще один эффект. Уже в первых экспериментах по наблюдению ПР в кристаллах ниобата лития было замечено исчезновение рассеяния при приближении холостой частоты к области ИК-поглощения 1400 см ). Было естественным объяснить, это явление отрицательным влиянием затухания холостой волны на эффективность параметрического взаимодействия. Однако согласно флуктуационно-диссипативной теореме ( 2.4) при увеличении поглощения растут и флуктуации, так что должно происходить лишь уширение перестроечной кривой ( i) при сохранении интегральной (по Wi или ) интенсивности. Это явление описывается формулой (6). Действительно, в дальнейших экспериментах было замечено восстановление рассеяния после провала на частоте 1400 см , хотя продолжало расти. Сейчас уже ясно, что провал объясняется интерференцией между электронной X и электронно-колебательной Хрез нелинейностями, приводящей к линеаризации восприимчивости кристалла (х -Ь Хрез = = 0) на определенных частотах. Такие же провалы на перестроечных кривых наблюдаются вблизи многих решеточных резонансов и. Этот эффект аналогичен прохождению через нуль линейной диэлектрической прот ц омости на частотах продольных резонансов. [c.32]

Смотреть страницы где упоминается термин Электроны и нелинейная восприимчивость : [c.28] [c.281] [c.391] [c.159] [c.306] [c.7] [c.90] [c.143] [c.144] [c.183] [c.186] [c.72] [c.166] [c.392] [c.310] [c.544] [c.40] [c.494] [c.187] [c.300] [c.276]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...