非线性光学作业2(3)

5、试设计一个可调谐参量振荡器。

双共振参量振荡器： 激光介质 非线性晶体

ωp

参量震荡器 1 2 泵浦激光器

三光是共线的，非线性晶体置于由两球面反射镜组成的光腔中。两球面反射镜1和2的反射率对信号光、闲频光和泵浦光分别是

。

（2） 光栅

装有晶体蓝宝石

的炉子 输出镜

标准具 θ LiNbO3 分束器

用于角度调谐的参量振荡器的单振荡谐振腔装置图

分束器透射90%的泵浦光束，反射99%的信号光束。当在谐振腔内用棱镜扩束器来增加光栅上的光束斑点尺寸时，还可以使线宽再变窄一个数量级，另一个做

-1

法是，把一个1mm的倾斜标准具插进谐振腔内，使线宽减小到0.1cm，也可以在谐振腔内使用其他频率选择元件，比如段元双折射滤光片和标准具组件，来减少输出线宽。

ωs ωp ωi

6、三次极化产生的非线性效应有哪几种？如何用动量与能量守恒条件解释？

三次极化非线性效应有三次谐波、四波混频、相位共轭、光场感应双折射、自聚焦、双光子吸收和受激散射（拉曼、布里渊）效应等

四波混频（FWM）

E(w1)(3)?介质E(w2)E(w3)E(w4)四个不同频率的波失在介质中混频.在四波混频过程中光子的能量与动量守恒

在四个波的频率相等的情况下，四波混频称为简并四波混频（DFWM）

下面是三种混频效应示意图：

E1

E2

E3

（1）

E4 E1

E3

E2

（2）

E1

E3 E4

E2

（3） 图（3）

E4 ，是光学共轭的原理图。

受激拉曼散射（SRS）

?p?s?pv＝ 1?as?vv＝ 1?vv＝ 0(a)(b)v＝ 0（a） 斯托克斯散射; （b）

反斯托克斯散射

图(a)表示分子原来处在基态v=0上，一个频率为ωp的入射光子被分子吸收，同时发射一个频率为ωs= ωp – ωV 的斯托克斯光子，而分子被激发到v=1的振动能级上；图(b)表示分子原来处在v=1的激发态上，散射的反斯托克斯光的频率为ωas = ωp + ωV。

对于普通的拉曼散射光来说，它们都是非相干辐射。当用强激光照射某些介质时，在一定的条件下，散射光具有受激的性质，是相干辐射，这就是所谓的受激拉曼散射。

受激布里渊散射

θ

7、 光散射现象有几种？其物理机理有何不同？

（一）普通光散射现象

光与各种物质相互作用都将引起散射，其本质是介质感应电极化特性的空间起伏或时间起伏引起的光散射现象。

分类：1、非纯净介质中的光散射

2、纯净介质中的光散射

① 瑞利散射，由介质中分子原子引起

② 拉曼散射，发生在由分子组成的介质中，分子内部因电偶极矩随时间的周期性调制引起的散射 3、布里渊散射

由介质中粒子热运动引起的连续弹性力学振动导致

（二）受激拉曼散射效应

受激拉曼散射是强激光的光电场与原子中的电子激发、分子中的振动或与晶体中的晶格相耦合产生的，具有很强的受激特性，入射光会改变介质的光学性质。

① 分子振动跃迁受激拉曼散射 ② 分子纯转动跃迁引起 ③ 原子的能级跃迁 ④ 半导体的自旋反转 （三）受激布里渊散射

起源于激光光场与分子或固体中的声波场的相互作用，也就是光子与声子的相互作用。与自发布里渊散射不同，受激布里渊散射的产生过程是：在激光的电场作用下，通过电致伸缩效应，使介质发生周期性密度和介电常数的变化，感生声波场，而导致入射光由声波场间发生相干散射过程。

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