Реферат: Курс, 9 семестр, 30 часов Линейные и нелинейные волновые процессы в природе. Роль интенсивности света в оптике
НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА
5 курс, 9 семестр, 30 часов
Линейные и нелинейные волновые процессы в природе.
1.1. Роль интенсивности света в оптике. Частота и поляризация – основные характеристики света в долазерной оптике. Распространение ограниченного светового пучка в среде в зависимости от интенсивности света. Изменение частоты света при его прохождении через среду. Оптические гармоники. Другие лазерные эффекты – просветление и затемнение среды, исчезновение красной границы фотоэффекта.
1.2.Теоретические основы линейной оптики. Взаимодействие света со средой, материальное уравнение, линейная восприимчивость. Оптический электрон как гармонический и ангармонический осциллятор. Сильные и слабые световые поля.
^ 1.3.Нелинейные колебательные волновые процессы. Нелинейные процессы в радиофизике. Нелинейные явления в акустике. Нелинейные явления в оптике, гетеродирование света. Работы С.И. Вавилова, Р.В. Хохлова, С.А. Ахманова, П. Франкена по нелинейной оптике.
^ 1.4.Фотонная структура процессов взаимодействия света с веществом. Оптические переходы различной фотонной кратности. Многофотонные процессы и виртуальные переходы. Двухфотонные процессы: двухфотонное поглощение, двухфотонное испускание, комбинационное рассеяние света. Трехфотонные процессы: трехфотонное поглощение, трехфотонное испускание, трехфотонное комбинационное рассеяние. Когерентные многофотонные процессы: упругое (рэлеевское) рассеяние, генерация второй гармоники, параметрическое рассеяние света.
Нелинейная поляризация среды – причина появления нелинейных оптических эффектов.
^ 2.1.Оптическая поляризация среды и ее разложение по степеням поля. Нелинейные восприимчивости в изотропных и анизотропных средах. Нелинейная оптика и электрооптика..Постранственная и временная дисперсия.
^ 2.2.Нелинейные среды.
Тензорные свойства нелинейной восприимчивости.Статическая и переменная нелинейные поляризации. Гармоники нелинейной поляризации.Модель классического электрона и нелинейные восприимчивости. Нелинейные восприимчивости различных сред.
^ 3. Преобразование частоты лазерного пучка.
3.1.Физическая картина.
Упрощающие допущения. Генерация второй гармоники, фазовый синхронизм, когерентная
длина. Параметрическая генерация.
^ 3.2.Аналитическое рассмотрение.
Уравнения поля с учетом нелинейной поляризации. Приближение медленно меняющейся амплитуды. Решение волновых уравнений для нелинейного параметрического взаимодействия. Оптический параметрический генератор. Решение волновых уравнений для генерации второй гармоники.
^ 3.3.Спонтанное и вынужденное рассеяния лазерного излучения.
Спонтанное рассеяние света атомами и молекулами.Вынужденное рассеяние света. Вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР). Роль ВКР в нелинейной оптике и квантовой электронике. Спонтанное рассеяние света однородной средой. Вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна (ВРМБ). Применения ВРМБ в квантовой электронике.
Нелинейная рефракция.
^ 4.1.Явления оптической рефракции, нелинейной рефракции, самовоздействия излучения.
4.2.Распространение слабой световой волны в линейной среде.
Плоская неограниченная волна, приближение заданного поля. Распространение ограниченного светового пучка.
Распространение сильной световой волны в нелинейной среде.
Поле суммарной волны, приближение укороченных уравнений Максвелла. Изменение волнового вектора.
^ 4.3.Количественные характеристики процесса нелинейной рефракции.
Угол самофокусировки, длина самофокусировки. Критическая напряженность поля и критическая мощность излучения.
^ 4.5.Самофокусировка импульсного излучения. Режим волноводного распространения и движущиеся фокусы.
Вероятности переходов при многофотонном поглощении.
Оператор плотности.
Определение оператора плотности. Среднее значение наблюдаемой величины. Зависимость оператора плотности от времени.
^ Расчет вероятностей переходов методами теории возмущений.
Возмущенный гамильтониан. Решение уравнений движения для индуцированных процессов. Общее выражение для вероятности m-фотонного поглощения.
^ Сечения рассеяния для многофотонных процессов.
Определение сечения рассеяния. Сечения рассеяния для одно, двух- и трехфотонного поглощения. Численные примеры.
Когерентные нелинейные процессы резонансного взаимодействия излучения с веществом.
^ 6.1.Общая характеристика когерентных явлений.
Когерентизация молекул. Описание когерентных свойств вещества на основе матрицы плотности.
6.2.Двухуровневая модель.
Матрица плотности в двухуровневом случае. Уравнение эволюции для матрицы плотности. Система уравнений для дипольного момента и разности населенностей. Приближение огибающих.
^ 6.3.Самоиндуцированная прозрачность.
Самосогласованная система уравнений для поляризации и поля. 2-импульс. Солитоны.
Фотонное эхо.
/2-импульс, -импульс. Расчет сигнала фотонного эха.
Оптический нутационный эффект.
Уравнения Блоха в приближении точного резонанса и заданного поля. частота нутаций.
Литература
1. Л.В. Тарасов. Физические основы квантовой электроники.- М., Советское радио, 1976.- Глава пятая: Нелинейно-оптические явления.
2. О. Зветло. Принципы лазеров.- М., Мир, 1990.- Глава 8: Преобразование лазерного пучка.
3. Н.Б. Делоне. Взаимодействие лазерного излучения с веществом. Курс лекцций.- М., Наука, 1989.- Лекции 10-15.
4. Р. Пантел, Г. Путхов. Основы квантовой электроники.- М., Мир, 1972.- Глава 1: Квантовая теория.- Глава 5: Нелинейные эффекты в квантованных средах
5.Б.Ф. Гордиец, А.И. Осипов, Л.А. Шелепин. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры.- М., Наука, 1980.- Глава 8: Кинетика когерентных процессов.
еще рефераты
Еще работы по разное
Реферат по разное
Т. Ю. Тамерьян д ф. н., профессор согу
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Опухоли кроветворной ткани
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Курс 3 поток (группа 36) Специальность
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Язычная и глоточная (непарные), образующие лимфоидное глоточное кольцо Пирогова Вальдейера, расположены в области зева, корня языка и носовой части глотки
17 Сентября 2013