Нелинейное пропускание – просветление непрозрачной среды

Нелинейное пропускание – просветление непрозрачной среды.

Все ранее рассмотренные оптические явления – интерференция, дифракция, распространение сигналов с различными длинами волн по одному волокну и другие – объяснялись принципом суперпозиции, согласно которому все электромагнитные волны могут распространяться независимо и не мешая друг другу и их совместное действие определяется суммированием. Это свойство находит отражение в уравнениях Максвелла, которые линейны относительно компонент полей и имеют общее решение в виде суперпозиции частных решений. Все это справедливо если материальные константы среды (диэлектрическая проницаемость, магнитная проницаемость, проводимость) не зависят от напряженностей полей. В действительности это справедливо при слабых полях, но при сильных полях это не так. Проще всего представить себе, как возникает зависимость коэффициента поглощения среды от интенсивности световой волны на примере двухуровневой модели. По мере роста плотности потока фотонов заселенность нижнего уровня истощается и коэффициент поглощения убывает. С квантовой точки зрения в одном акте поглощения могут принимать участие два фотона. Это называется двухфотонным поглощением. Тогда вероятность процесса поглощения будет зависеть от квадрата напряженности электрического поля. Если же в акте участвуют большее число фотонов, то вероятность поглощения зависит от высших степеней напряженности поля.

Рис.   Схемы нелинейных процессов с участием одного или нескольких фотонов в системах с дискретными уровнями. 1- однофотонное поглощение и испускание, 2 –двух- и трехфотонное поглощение, 3 – удвоение частоты (генерация второй гармоники), 4 – суммирование неодинаковых фотонов (сложение частоты или конверсия вверх), 5 – распад фотона на два неодинаковых фотона (вычитание частот или конверсия вниз).

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector