При вынужденном комбинационном
рассеянии мощное световое излучение возбуждает в среде коге-
рентные колебания молекул, на которых и происходит его рассея-
ние с образованием суммарных и разностных сателлитов. Частота
наиболее мощного из них меньше частотоы падающего света на
частоту молекулярных колебаний.
Так, при рассеянии красного излучения лазеров в камере со
сжатым водородом, когда интенсивность достигает пороговой ве-
личины около 10 в 8-ой степени вт/см2, число компонентв рассе-
янном излучении настолько возрастает и их интенсивность нас-
только высока, что, луч, выходящий из газа, из красного
становится белым. Аналогичен опыт по ВКР в жидкостях, напри-
мер, в нитробензоле. Особенность здесь в том, что рассеянные
компоненты с различной длиной волны пространственно разделены
и образуют на экране цветные кольца.
Вынужденное расеяние (ВКР и ВРМБ) применяется, в основ-
ном, для последования структуры и свойств вещества, для изуче-
ния нелинейных процессов в средах. Используется также для на-
качки полупроводниковых ОКР, для управления параметрами
твердотельных ОКГ. Может использоваться для создания преобра-
зователей частоты мощного когерентного света в ультрафиолето-
вой, видимой и особено инфракрасной областях спектра
17.2. Генерация оптических гармоник.
При рассеянии интенсивного лазерного излучения в жидкос-
тях и кристаллах, помимо описанных выше боковых спектральных
компонент, обнаруживаются компоненты с частотами, в точности
кратными частоте падающего излучения (двухкратными, трехкрат-
ными и т.д.), называемые оптическими гармониками. В некоторых
кристаллах эти гармоники могут составлять до 50% рассеянного
излучения. Таким образом, если направить красное излучение ру-
бинового лазера (0,69 мкм) на кристалл дигидросфата калия, то
на выходе можно получить невидимое ультрафиолетовое излучение
(0,345 мкм).
17.3. Параметрическая генерация света.
Поместим нелинейный кристалл в оптический резонатор и
направим на него мощное световое излучение накачки. Одновре-
менно подадим на кристалл два слабых излучения с чатотами,
сумма которых равна частоте излучения накачки. При этом в
кристалле возникает генерация двух мощных когерентных световых
волн, частота которых равна частотам этих двух слабых излуче-
ний. В действительности же, кроме волны накачки, нет необходи-
мости ни в каких дополнительных излучениях, т.к. в кристалле
всегда найдутся два спонтанно излучающих фотона с соответству-
ющими частотами. Существенным является то, что при повороте
кристалла в резонаторе, частоты генерируемых волн могут плавно
перестраиваться, в сумме оставаясь равными частоте волны на-
качки. Это позволяет создавать оптические преобразователи,
квантовые усилители и генераторы, плавно перекрывающие широкий
диапазон излучений от видимого до далекого инфракрасного при
фиксированной частоте накачки.
ФРГ патент 1 287 229: Преобразователь частоты содержит
неинейный электрооптический двоякопреломляющий кристалл, через
который когерентный входной световой сигнал пропускается под
таким углом к оптичекой оси кристалла, что внутри кристалла
возникают два колебания с другими частотами. Эти колебания
согласованы между собой и в кристалле модулируются или регули-
руются по фазе одновременно.
Нелинейный кристалл расположен внутри оптического резона-
тора и подвергается не только электрооптической модуляции, но
и регулировке по температуре с целью подстройки частоты.
17.4. Эффект насыщения.
Так называют эффект уменьшения интенсивности спектральной
линии поглощения (или вынужденного излучения) при увеличении
мощности падающего на вещество внешнего электромагнитного из-
лучения. Причиной эффекта насыщения является выравнивание на-
селенности двух уровней энергии, между которыми под действием
излучения происходят вынужденные квантовые переходы "вверх"
(поглощение) и "вниз" (вынужденное излучение). В случае погло-
щения при этом уменьшается доля мощности излучения, поглощен-
ного веществом. Абсолютная величина поглощаемой мощности при
этом, однако не падает, а увеличивается, стремясь к некоторому
пределу. В случае активного вещества с инверсией населенностей
эффект эффект насыщения приводит к уменьшению мощности вынуж-
денного излучения, что ставит предел величине усиления в кван-
товых усилителях.
Однако эффекту нашли широкое применение в лазерной техни-
ке, где он используется для модуляции добротности оптических
резонаторов с помощью просветляющихся под действием мощного
излучения светофильтров. Кроме того, эффект насыщения исполь-
зуется для создания инверсии населенностей в трехуровневых
квантовых системах.
17.5. Многофотонное поглощение.
Если эффект насыщения делает среду, непрозрачную для сла-
бого светового поля, прозрачной для сильного, то для оптически
прозрачных сред может иметь место обратная ситуация. Здесь ин-
тенсивное излучение может поглощаться гораздо сильнее чем сла-
бое. Некая аналогия фотохромному эффекту, однако механизм со-
вершенно иной. Он состоит в том, что при больших плотностях
излучения и элементарном акте взаимодействия света с веществом
могут одновременно поглощаться два или несколько фотонов, сум-
ма энергий которых равна энергии перехода.
Эффект многофотонного поглощения используется, в основ-
ном, в так называемой многофотонной спектроскопии, дающей до-
полнительную информацию о строении вещества, недоступную для
обычной спектроскопии.
17.5.1. Многофотонный фотоэффект.
Эффект состоит в том, что при высокой интенсивности све-
тового поля ионизация атомов может производить под воздействи-
ем излучения, для которого энергия кванта меньше энергии иони-
зации. Это обьясняется тем, что происходит одновременное
поглощение нескольких фотонов, сумма энергий которых больше
энергии ионизации атомов. Здесь просматривается некая анология
с антистоксовской люминесценцией (см."Люминесценция"). Следует
отметить, что, например, для двухфотонного фотоэффекта величи-
на тока в фотоэлементе пропорциональна квадрату мощности ла-
зерного излучения.
17.6. Эффект самофокусировки.
Известно, что первоначально параллельный пучок света по
мере рапространения в среде (включая и вакуум) расплывается за
счет дифракционных явлений. Это справедливо при малых интен-
сивностях света, пока еще среда остается линейной.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72
рассеянии мощное световое излучение возбуждает в среде коге-
рентные колебания молекул, на которых и происходит его рассея-
ние с образованием суммарных и разностных сателлитов. Частота
наиболее мощного из них меньше частотоы падающего света на
частоту молекулярных колебаний.
Так, при рассеянии красного излучения лазеров в камере со
сжатым водородом, когда интенсивность достигает пороговой ве-
личины около 10 в 8-ой степени вт/см2, число компонентв рассе-
янном излучении настолько возрастает и их интенсивность нас-
только высока, что, луч, выходящий из газа, из красного
становится белым. Аналогичен опыт по ВКР в жидкостях, напри-
мер, в нитробензоле. Особенность здесь в том, что рассеянные
компоненты с различной длиной волны пространственно разделены
и образуют на экране цветные кольца.
Вынужденное расеяние (ВКР и ВРМБ) применяется, в основ-
ном, для последования структуры и свойств вещества, для изуче-
ния нелинейных процессов в средах. Используется также для на-
качки полупроводниковых ОКР, для управления параметрами
твердотельных ОКГ. Может использоваться для создания преобра-
зователей частоты мощного когерентного света в ультрафиолето-
вой, видимой и особено инфракрасной областях спектра
17.2. Генерация оптических гармоник.
При рассеянии интенсивного лазерного излучения в жидкос-
тях и кристаллах, помимо описанных выше боковых спектральных
компонент, обнаруживаются компоненты с частотами, в точности
кратными частоте падающего излучения (двухкратными, трехкрат-
ными и т.д.), называемые оптическими гармониками. В некоторых
кристаллах эти гармоники могут составлять до 50% рассеянного
излучения. Таким образом, если направить красное излучение ру-
бинового лазера (0,69 мкм) на кристалл дигидросфата калия, то
на выходе можно получить невидимое ультрафиолетовое излучение
(0,345 мкм).
17.3. Параметрическая генерация света.
Поместим нелинейный кристалл в оптический резонатор и
направим на него мощное световое излучение накачки. Одновре-
менно подадим на кристалл два слабых излучения с чатотами,
сумма которых равна частоте излучения накачки. При этом в
кристалле возникает генерация двух мощных когерентных световых
волн, частота которых равна частотам этих двух слабых излуче-
ний. В действительности же, кроме волны накачки, нет необходи-
мости ни в каких дополнительных излучениях, т.к. в кристалле
всегда найдутся два спонтанно излучающих фотона с соответству-
ющими частотами. Существенным является то, что при повороте
кристалла в резонаторе, частоты генерируемых волн могут плавно
перестраиваться, в сумме оставаясь равными частоте волны на-
качки. Это позволяет создавать оптические преобразователи,
квантовые усилители и генераторы, плавно перекрывающие широкий
диапазон излучений от видимого до далекого инфракрасного при
фиксированной частоте накачки.
ФРГ патент 1 287 229: Преобразователь частоты содержит
неинейный электрооптический двоякопреломляющий кристалл, через
который когерентный входной световой сигнал пропускается под
таким углом к оптичекой оси кристалла, что внутри кристалла
возникают два колебания с другими частотами. Эти колебания
согласованы между собой и в кристалле модулируются или регули-
руются по фазе одновременно.
Нелинейный кристалл расположен внутри оптического резона-
тора и подвергается не только электрооптической модуляции, но
и регулировке по температуре с целью подстройки частоты.
17.4. Эффект насыщения.
Так называют эффект уменьшения интенсивности спектральной
линии поглощения (или вынужденного излучения) при увеличении
мощности падающего на вещество внешнего электромагнитного из-
лучения. Причиной эффекта насыщения является выравнивание на-
селенности двух уровней энергии, между которыми под действием
излучения происходят вынужденные квантовые переходы "вверх"
(поглощение) и "вниз" (вынужденное излучение). В случае погло-
щения при этом уменьшается доля мощности излучения, поглощен-
ного веществом. Абсолютная величина поглощаемой мощности при
этом, однако не падает, а увеличивается, стремясь к некоторому
пределу. В случае активного вещества с инверсией населенностей
эффект эффект насыщения приводит к уменьшению мощности вынуж-
денного излучения, что ставит предел величине усиления в кван-
товых усилителях.
Однако эффекту нашли широкое применение в лазерной техни-
ке, где он используется для модуляции добротности оптических
резонаторов с помощью просветляющихся под действием мощного
излучения светофильтров. Кроме того, эффект насыщения исполь-
зуется для создания инверсии населенностей в трехуровневых
квантовых системах.
17.5. Многофотонное поглощение.
Если эффект насыщения делает среду, непрозрачную для сла-
бого светового поля, прозрачной для сильного, то для оптически
прозрачных сред может иметь место обратная ситуация. Здесь ин-
тенсивное излучение может поглощаться гораздо сильнее чем сла-
бое. Некая аналогия фотохромному эффекту, однако механизм со-
вершенно иной. Он состоит в том, что при больших плотностях
излучения и элементарном акте взаимодействия света с веществом
могут одновременно поглощаться два или несколько фотонов, сум-
ма энергий которых равна энергии перехода.
Эффект многофотонного поглощения используется, в основ-
ном, в так называемой многофотонной спектроскопии, дающей до-
полнительную информацию о строении вещества, недоступную для
обычной спектроскопии.
17.5.1. Многофотонный фотоэффект.
Эффект состоит в том, что при высокой интенсивности све-
тового поля ионизация атомов может производить под воздействи-
ем излучения, для которого энергия кванта меньше энергии иони-
зации. Это обьясняется тем, что происходит одновременное
поглощение нескольких фотонов, сумма энергий которых больше
энергии ионизации атомов. Здесь просматривается некая анология
с антистоксовской люминесценцией (см."Люминесценция"). Следует
отметить, что, например, для двухфотонного фотоэффекта величи-
на тока в фотоэлементе пропорциональна квадрату мощности ла-
зерного излучения.
17.6. Эффект самофокусировки.
Известно, что первоначально параллельный пучок света по
мере рапространения в среде (включая и вакуум) расплывается за
счет дифракционных явлений. Это справедливо при малых интен-
сивностях света, пока еще среда остается линейной.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72