Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа

Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа

Столичный Муниципальный Институт

им. М.В.ЛОМОНОСОВА

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

ТРЕХ- И ЧЕТЫРЕХВОЛНОВОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА

НА ПОЛЯРИТОНАХ В КРИСТАЛЛАХ

НИОБАТА ЛИТИЯ С ПРИМЕСЯМИ.

реферат выпускника физического

факультета Лосевского П.С.

Научный управляющий

кандидат физ.-мат. наук,

ст. н. с. Китаева Г. Х.

МОСКВА - 1997


Содержание.

Введение. 3

Глава 1. Рассеяние света на сбалансированных поляритонах.

§1 Рассеяние света в Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа однородных кристаллах.

1.1 Дисперсионная кривая кристалла.

1.2. Интенсивность СПР и симметрия кристалла LiNbO3 .

§2. Рассеяние света на поляритонах в критериях

нелинейной дифракции.

§3. Экспериментальная установка для наблюдения СПР.

5

5

5

7

9

11

Глава 2. Исследование черт однородных и слоистых кристаллов

ниобата лития с разным содержанием примесей способом

спектроскопии СПР.

§1. Эталоны кристаллов LiNbO3 .

§2 Характеристики преломления кристаллов в видимом и инфракрасном

спектре Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа диапазона излучения.

2.1 Дисперсия в видимой и ближней ИК области диапазона.

2.2 Дисперсия в поляритонной области диапазона.

§3. СПР в моно- и полидоменных кристаллах.

§4. Толщина слоя в полидоменном LiNbO3 .

12

12

13

13

19

21

24

Глава 3. Четырёхфотонное рассеяние света на поляритонах.

§1. Обзор эффектов в нецентросимметричных средах.

§2. Прямое четырёхфотонное взаимодействие.

§3. Каскадные трехволновые процессы.

§4. Экспериментальная установка для наблюдения

четырехфотонного рассеяния Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа света на поляритонах.

26

26

27

29

31

Глава 4. Исследование черт кристаллов способом активной спектроскопии.

34

Заключение. 44
Литература. 45

Введение.

Задачей данной работы является исследование рассеяния света на сбалансированных и возбуждаемых поляритонных состояниях в кристаллах. К таким типам рассеяния относятся спонтанное параметрическое рассеяние (СПР) и некие разновидности четырехфотонного рассеяния. Конечной целью является разработка методики определения оптических черт Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа кристаллов с различной структурой способом активной спектроскопии. Эталонами для исследования служат кристаллы ниобата лития. В свою очередь, посреди их выделяются три группы: пространственно-однородные кристаллы, но с разным содержанием примеси (употребляются кристаллы с примесью магния и неодима), пространственно-неоднородные монодоменные среды и пространственно-неоднородные полидоменные среды с постоянными слоями роста Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа, которые могут употребляться для квазисинхронного преобразования лазерного излучения.

Для исследования этих 3-х групп кристаллов употребляется спонтанное параметрическое рассеяние (СПР) и рассеяние света на поляритонах (РСП) [1]. C помощью этого способа можно найти явления, не проявляющиеся в диапазонах комбинационного рассеяния света на фононах. Это происходит в тех довольно всераспространенных случаях Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа, когда частоты фононов остаются фактически постоянными, а изменяются только силы осцилляторов либо константы затухания фононов. При всем этом значимым образом меняется и закон дисперсии поляритонных состояний. В данной работе получены диапазоны спонтанного рассеяния однородных кристаллов ниобата лития с различной концентрацией примеси магния, измерены характеристики преломления в видимой и инфракрасной области диапазона Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа. Потом были изучены кристаллы со слоями роста, некие из которых имеют регулярную доменную структуру. В полидоменных кристаллах параметрическое рассеяние при наличии нелинейной дифракции несет внутри себя информацию не только лишь о дисперсионных свойствах среды (зависимости средних значений характеристик преломления и поглощения, квадратичной восприимчивости как от частот так и Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа от поляризации накачки, сигнальной и поляритонной волн); да и о свойствах повторяющейся доменной структуры (пространственного рассредотачивания оптических параметров).

Также рассматриваются два процесса активной спектроскопии: прямые четырехфотонные процессы и каскадные трехфотонные процессы, связанные с нелинейными восприимчивостями c(3) и c(2) соответственно. 1-ые работы в данной области были начаты еще в конце Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа 60-х годов [2]. Эта часть исследования представляет больший энтузиазм, потому что спектроскопия неравновесных состояний способна дать существенно больше инфы в отличие от других способов, которые имеют еще наименьшую величину полезного сигнала на выходе из исследуемого объекта. Изучены особенности четырехволновых процессов рассеяния света на поляритонах для сотворения хорошей спектроскопической схемы, позволяющей проводить Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа измерения дисперсии поляритонов. Дальше результаты четырехволновой методики сравниваются с дисперсией поляритонных состояний, приобретенной по диапазонам трехволнового рассеяния света на поляритонах.


Глава 1. Рассеяние света на сбалансированных поляритонах.

§1 Рассеяние света в однородных кристаллах.

Параметрическое рассеяние света представляет собой процесс спонтанного распада фотонов накачки (wL , kL ) в кристалле с Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа хорошей от нуля квадратичной восприимчивостью на сигнальный (wS , kS ) и холостой фотоны (wP , kP ), или фотон и поляритон. Волновые векторы и частоты при стоксовом рассеянии удовлетворяют последующим условиям :

, (1)

которые являются законами сохранения импульса и энергии. Частоты собственных механических колебаний кристаллической решётки имеют тот же порядок колебаний, что и частоты инфракрасных электрических Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа волн: от 1011 до 1013 Гц (10-3000 см-1 ). При определенных критериях может быть прямое взаимодействие оптических колебаний решетки с инфракрасными электрическими волнами, т.е. существование поляритонных волн.

1.1 Дисперсионная кривая кристалла.

Главные черты частотно-углового диапазона СПР определяются дисперсионной кривой w(k) кристалла. Дисперсионное соотношение кубического (неанизотропного) кристалла в гармоническом приближении в однорезонансном Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа случае имеет вид:

, (2)

где e - диэлектрическая проницаемость среды на частотах много огромных базовых частот кристаллической решётки, но много наименьших частот электрических переходов, f=e0 -e - сила осциллятора, w0 - базовая частота оптического колебания решетки. На рис.1 приведена дисперсионная кривая соответственная уравнению (2). Если б поперечные механические колебания и электрические волны были независимы Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа, то 1-ые описывались


Рис.1 Дисперсия кубического кристалла.

Рис.2 Дисперсия анизотропного кристалла.


бы прямыми .w(k)=wTO и w(k)=wLO , а 2-ые - прямой w= . Запаздывающее взаимодействие меж этими колебаниями в кристалле приводит к поляритонным возбуждениям, имеющим смешанную электромеханическую природу. На частотах, огромных wLO находиться верхняя поляритонная ветвь. На частотах Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа меж wTO и wLO находится нелегальная зона, где среда не прозрачна для больших волн.

В анизотропных одноосных кристаллах частотам поперечных и продольных колебаний wТ и wL соответствуют частоты колебаний, смещения которых параллельны (wе Т ; wе L ) и перпендикулярны (wо Т ; wо L ) оптической оси. На рис Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа.2 изображены дисперсионные кривые, надлежащие случаю, когда вектор перпендикулярен главной оптической оси кристалла.

1.2. Интенсивность СПР и симметрия кристалла LiNbO3 .

В первый раз вопрос об интенсивности СПР рассматривался в работе [3]. Когда поляритонная частота wp далека от частоты фонона, довольно рассматривать квадратичную нелинейную восприимчивость c(2) . Будем рассматривать накачку, как плоскую монохроматическую волну с интенсивностью SL Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа и представим, что углы рассеяния qp,s на частотах wp , ws малы, так что , где А - сечение рассеивающего объёма V, l - длина кристалла. Тогда мощность, рассеиваемая на частоте ws в направлении в единичный спектральный и угловой интервалы, равна[4]:

(3)

где - свертка тензора c(2) и ортов поляризации соответственных волн, ns,p Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа,L - характеристики преломления на соответственных частотах, а - форм-фактор, описывающий частотно-угловую структуру СПР, когда среда прозрачна на всех трёх частотах. В последнем выражении введено обозначение ,.где - отстройка волнового вектора поляритона от четкого синхронизма.

Тензор квадратичной восприимчивости c(2) однородных кристаллов ниобата лития, использовавшихся в данной работе, имеет вид [5]:

, (4)

причём Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа cxxy =-2cyyy , cyxx =-cyyy , cyyz =cxxz , czyy =czxx . Кристаллофизические оси нацелены относительно частей симметрии последующим образом: ось Z совпадает с оптической осью кристалла, осью симметрии третьего порядка, ось X перпендикулярна плоскости зеркальной симметрии m, а ось Y лежит в этой плоскости. Геометрии рассеяния, которая была реализована в опыте, соответствует Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа схематическая запись X(Z,Y)X+DZ. Тут последовательность индексов задаёт направления векторов соответственно. Последнее выражение X+DZ определяет плоскость рассеяния, которая, в свою очередь, задается ориентацией входной щели спектрографа (в этом случае плоскость XZ). В согласовании с видом тензора нелинейной поляризуемости (4) константа нелинейного взаимодействия равна:

(5)

Это Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа значит, что записывалось излучение, рассеянное на обычных поляритонах.


§2. Рассеяние света на поляритонах в критериях нелинейной дифракции.

Изменение нелинейной восприимчивости в пространстве оказывает воздействие на протекание параметрического процесса в кристалле. Повторяющаяся модуляция нелинейной восприимчивости оказывает влияние на условия пространственного синхронизма[6]:

, (6)

где - вектор оборотной решётки, связанный со слоями-доменами, d Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа - толщина слоя, - единичный вектор, перпендикулярный слоям, m - целое число. Условия временного синхронизма при всем этом не изменяются. Действенная нелинейная восприимчивость (5) может быть разложена в виде(ceff (2) ºc):

(7)

Амплитуды пространственных гармоник квадратичной восприимчивости имеют вид:

(8)

Тогда поляризация на частоте растерянного излучения смотрится последующим образом:

(9)

Отсюда видно, что интенсивность растерянного излучения Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа в направлении, соответственном m-ому порядку дифракции, пропорциональна Фурье-амплитуде cm .

Нелинейная дифракция позволяет получить новое уравнение пространственного синхронизма при генерации 2-ой гармоники. В работе [7] изучили генерацию 2-ой гармоники (ВГ) в слоисто-неоднородном кристалле ниобата бария-натрия. Была прослежена температурная зависимость интенсивности ВГ при нелинейной дифракции света в округи сегнетоэлектрического фазового Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа перехода. Выше температуры этого перехода доменов нет, потому интенсивность ВГ резко падает, не опускаясь до нуля, потому что существует остаточная поляризованность слоёв.

В работе [6] получены диапазоны нелинейной дифракции в полидоменном кристалле ниобата бария-натрия при параметрическом рассеянии света. При всем этом вектор нормали слоёв был перпендикулярен вектору накачки Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа . Наблюдалось рассеяние в первом и втором порядке дифракции, смещённого по углу относительно нулевого порядка дифракции. По приобретенным диапазонам определены отклонение направления роста слоёв от оптической оси кристалла и период постоянной доменной структуры .

В работе [8] получены сразу в одном кристалле 2-ая и 3-я гармоники излучения 1,064 мкм. При генерации 2-ой Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа гармоники в уравнение волновых векторов заходил волновой вектор нелинейной дифракции первого порядка (m=1), а при генерации третьей гармоники - третьего порядка (m=3). Кристалл состоял из участков с повторяющимися доменами различной толщины. В каждом процессе участвовала область с доменами, толщина которых удовлетворяла уравнению пространственного синхронизма.


§3. Экспериментальная установка для наблюдения СПР.

Основными элементами экспериментальной Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа установки (рис.3) для получения спектров спонтанного параметрического рассеяния на поляритонах (ПР-спектрограф) являются: аргоновый лазер (1) с длиной волны lL =488 нм, нелинейный кристалл (6), две призмы Глана (поляризатор (5) и анализатор (6)), трёхлинзовая оптическая система (8) для получения углового диапазона и спектрограф (10) для получения частотного диапазона.

Излучение лазера после направляющих зеркал (2) проходит через Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа диафрагмы (3); служащие для контроля положения накачки. Дальше поляризатор (5) выделяет поляризацию накачки, параллельную щели спектрографа. Анализатор (6) пропускает сигнальную волну с поляризацией, перпендикулярной выделенной поляризации накачки. Интерференционный фильтр (9) задерживает оставшееся излучение накачки.

Рис.3. Оптическая схема для наблюдения параметрического рассеяния.

1. Ar+лазер ; 2. Зеркало ; 3. Диафрагма ; 4. Длиннофокусная линза ; 5. Призма Глана (поляризатор) ; 6. Эталон Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа (кристалл) ; 7. Призма Глана (анализатор) ; 8. Трехлинзовая система ; 9 Интерференционный фильтр ; 10. Спектрограф.


Глава 2. Исследование черт однородных и слоистых кристаллов ниобата лития с разным содержанием примесей способом спектроскопии СПР.

§1. Эталоны кристаллов LiNbO3 .

Исследовались кристаллы ниобата лития с различной концентрацией примесей (Табл.1). Кристалл ниобата лития - одноосный отрицательный в видимой области диапазона, имеющий огромное двулучепреломление Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа Dn=ne -no ~-0.1. Концентрация примесей (Nd и Mg) была измерена при помощи рентгеновского микроанализа. Однородные кристаллы No.4,5,6выращены повдоль оптической оси Z.

Слоистые кристаллы No.2,3имели форму параллелепипеда. Примесь неодима фактически не оказывает влияние на значения характеристик преломления. Слои параллельны грани . Оптическая ось размещена в плоскости ZY под углом 57о к Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа нормали слоев. Кристаллы ниобата лития с вращательными слоями роста и закрепленными на их доменами выращивают оковём вытягивания из расплава. В образчиках ниобата лития с повторяющейся доменной структурой варьировалась концентрация магния от слоя к слою, соответственно от слоя к слою изменялся показатель преломления на малую величину, Dn~10-4 [10]. Для выкармливания Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа монодоменных кристаллов, которые имеют слои с однонаправленным вектором спонтанной поляризации, прикладывают маленькое напряжение к эталону.

ТАБЛИЦА 1.

Кристалл LiNbO3

No.

Концентрация магния.

NMg ,масс.%

Концентрация неодима.

NNd ,масс.%

1 0 0
2 0.33 0.31
3 0.41 0.32
4 0.68 0
5 0.79 0
6 1.04 0

§2 Характеристики преломления кристаллов в видимом и инфракрасном

спектре диапазона излучения.

2.1 Дисперсия в видимой и ближней ИК области диапазона.

Были измерены дисперсионные свойства кристаллов Nd Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа:Mg:LiNbO3 (No.2,3)в видимом и ближнем ИК спектре способом меньшего отличия луча, используя гониометр-спектрометр ГС-5. Для этого из части кристалла вырезалась призма. На частоте 1.06 мкм для визуализации излучения употреблялся прибор ночного видения. Абсолютная ошибка измерения составляла в среднем 0.0002. Значения no и ne являются средними Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа по области кристалла, существенно превосходящей период модуляции линейной и нелинейной восприимчивостей. Результаты измерения характеристик преломления кристаллов No.5,6 представлены в работе [10]. Значения обычного и необычного характеристик преломления в кристалле ниобата лития без примесей No.1 получены в статье [11]. Сопоставление приобретенных данных и результатов работ [10,11] позволяет судить о воздействии примеси на дисперсионные свойства Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа. На Рис.4,5 приведены зависимости конфигурации no и ne от концентрации примеси магния на длине волны 546 нм и 1064 нм. Видно, что зависимости имеют однообразный нрав в разных областях диапазона, при этом наличие примеси неодима в кристаллах No.2,3 не оказывает влияние приметно на ход этих кривых.

Дисперсионные свойства no (l Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа) и ne (l) рассматриваемых кристаллов могут быть описаны формулой Селмейера:

, (10)

где A,B,C,D - коэффициенты Селмейера. Значения коэффициентов Селмейера для кристаллов No 1,2,3,5,6 даны в таблице 2, при всем этом длина волны употребляется в нанометрах. С внедрением этих коэффициентов были построены дисперсионные кривые, а потом посчитано Dno (l) и Dne (l) - отличие дисперсий Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа кристаллов с примесями от дисперсий беспримесного кристалла (рис.6,7), также на графики нанесены экспериментальные точки. Можно увидеть, что поведение дисперсии необычного показателя преломления полидоменного кристалла No.2 очень отличается от хода Dne (l) монодоменных кристаллов. Особенности в спектральном поведении показателя преломления полидоменного кристалла могут быть объяснены воздействием зарядов, находящихся Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа на стенах доменов.

Таблица 2.

Коэффициенты Селмейера кристаллов ниобата лития

с различной концентрацией примеси магния.

Кристалл No. Поляризация A 10-4 B 10-4 C 108 D
1

o

e

4.9025

4.5808

11.8522

9.9699

4.6746

4.3743

2.5609

2.1225

2

o

e

4.911

4.5999

11.3803

8.3609

5.0317

6.2881

3.0712

4.69

3

o

e

4.9001

4.5581

11.5737

9.7078

4.8182

4.4267

3.0052

2.3873

5

o

e

4.9007

4.5574

11.2695

9.2166

4.9275

4.7665

3.9162

3.1645

6

o

e

4.8853

4.5667

11.0338

8.7097

5.0611

5.3125

3.7467

3.7893


Рис.4. Зависимость конфигурации характеристик преломления в кристаллах ниобата лития от

концентрации примеси магния на длине волны 546 нм.


Рис.5. Зависимость конфигурации характеристик преломления в кристаллах ниобата лития от

концентрации Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа примеси магния на длине волны 1064 нм.


Рис.6. Кривые отличия дисперсий необычного показателя преломления кристаллов с примесью магния от дисперсий беспримесного кристалла и экспериментальные точки для кристаллов No 2....n,

No 3....l,

No 5....s,

No 6....t.


Рис.7. Кривые отличия дисперсий обычного показателя преломления кристаллов с примесью магния от дисперсий беспримесного кристалла Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа и экспериментальные точки для кристаллов No 2....n,

No 3....l,

No 5....s,

No 6....t.


2.2 Дисперсия в поляритонной области диапазона.

Дисперсионные свойства кристаллов в среднем ИК спектре мы получили используя спонтанное параметрическое рассеяние. Этот способ позволяет измерить надуманную и действительную часть диэлектрической проницаемости в области диапазона, где поглощение кристалла велико: на Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа частотах фононного поляритона и на верхней поляритонной ветки. В отличие от прямого измерения мы получаем информацию об ИК диапазоне используя дисперсионные свойства в видимой области диапазона. При процессе СПР частоты и волновые вектора взаимодействующих волн должны удовлетворять условиям частотного и пространственного синхронизма (1). Если мы знаем дисперсию кристалла на частотах накачки и сигнальной Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа волны, то мы можем получить дисперсию на поляритонных частотах, используя уравнения (1). На установке, изображенной на рис.3, получены двумерные частотно-угловые рассредотачивания интенсивности растерянного излучения кристаллов No.2,3,4,5. По этим диапазонам определена дисперсия обычного показателя преломления кристаллов на частотах 1.7-10 мкм и 17,5-20,8 мкм. На нижней поляритонной ветки указана ошибка Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа, которая возникает при измерении частоты и угла рассеяния сигнальной волны. На верхней поляритонной ветки ошибка не превосходит размера знака, обозначающего экспериментальную точку. Таким макаром погрешность измерения характеристик преломления диапазона способом СПР не позволяет нам увидеть воздействие примеси на дисперсию кристаллов в ИК области. Следует увидеть, что исключительно в кристалле No Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа.5 использовалась геометрия рассеяния, в какой “эллипс” рассеяния на верхней поляритонной ветки достигал длиноволной области видимой части диапазона. Может быть, если разглядеть все кристаллы в той геометрии рассеяния, в какой можно получить дисперсию верхней поляритонной ветки на частотах поляритона огромных 3000 см-1 , то мы сможем найти отличие в дисперсионных свойствах Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа кристаллов на соответственных частотах. Но поблизости фононной частоты способом СПР это сделать нереально, потому что дисперсия тут имеет огромную крутизну.


Рис.8. Поляритонная дисперсия кристаллов: No.2........n,

No.3........s,

No.4........l,

No.5........Ž.


§3. СПР в моно- и полидоменных кристаллах.

В слоистых кристаллах может наблюдаться линейная дифракция света. Линейная дифракция может происходить Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа на вариациях диэлектрической проницаемости, другими словами изменении показателя преломления кристалла. Волновой вектор дифрагированного луча должен лежать на той же поверхности Френеля, что и падающий луч, потому что линейная дифракция происходит без конфигурации частоты излучения. При параметрическом рассеянии дифрагировать может неважно какая из волн участвующих во содействии (накачка, рассеянная, поляритон), если Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа её волновой вектор в кристалле удовлетворяет предшествующему условию. На рис.9,10 даны два диапазона для монодоменного No.3и полидоменного No.2 кристаллов соответственно с схожей шириной слоев и в схожей геометрии (вне кристалла угол меж накачкой и нормалью к слоям 9,6о ). Особенностью рассеяния в области частот от 4000 см-1 до 900 см-1 является Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа падение интенсивности до нуля в округи 1700 см-1 . Это явление разъясняется интерференцией электрической и решёчеткой частей восприимчивости [12].

В случае монодоменного кристалла наблюдается несколько дополнительных “эллипсов” в красноватой области диапазона. Это явление нельзя разъяснить, как линейную дифракцию, потому что происходит изменение частоты по сопоставлению с главным “эллипсом”. А снутри кристалла вектор , обычный слоям Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа, практически параллелен накачке, потому он не может перевести волновой вектор на ту же поверхность Френеля. Подобная ситуация для сигнальной волны, потому что она рассеивается на маленькой угол. Появление дополнительных “эллипсов” на диапазоне (рис.9) можно разъяснить неоднородностью кристалла либо отклонением его состава от состава, соответственного хим формуле. В ниобате Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа лития отличие, обычно, заключается в несоответствии числа атомов лития в простой ячейке числу, определяемому хим формулой. Этот эффект можно тоже отнести к пространственной неоднородности кристалла. Судя по диапазону, можно сказать, что в кристалле существует четыре области с разным своим составом. Согласно [13] в видимом спектре диапазона обычный показатель преломления не Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа находится в зависимости от стехиометрии кристалла. Но в инфракрасном спектре эта зависимость довольно мощная. Можно найти показатель преломления поляритона по перестроечным кривым для областей кристалла различного состава. К примеру, на частоте 2700 см-1 он имеет значения np =2.133; 2.143; 2.154; 2.167. Это соответствует наибольшему разбросу коэффициента стехиометрии на 0.01.

В полидоменных кристаллах дополнительно к вариантам показателя Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа преломления варьируется нелинейная восприимчивость второго порядка. Но она может поменяются еще посильнее линейной свойства, в нашем образчике c(2) изменяется от - |c(2) | до + |c(2) | от слоя к слою. Нелинейная дифракция происходит на вариациях этой нелинейной восприимчивости. Примыкающие домены имеют антипараллельную поляризацию, причём вектора поляризации нацелены повдоль оптической оси Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа кристалла. На рис.10 изображен диапазон полидоменного кристалла ниобата лития No.2. Не считая основного “эллипса” верхней поляритонной ветки, видна часть “эллипса” рассеяния в 1-ый порядок нелинейной дифракции. Рассеяние в другие дифракционные максимумы не наблюдается, потому что для их не производится условие пространственного синхронизма. Также на диапазоне, не считая поляритонного рассеяния на фононе Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа 580 см-1 , видна часть поляритонного рассеяния в 1-ый дифракционный максимум. На рис.11 изображен диапазон этого же кристалла No.2 в другой геометрии рассеяния (угол меж накачкой и нормалью к слоям -9,2о вне кристалла). “Эллипс” рассеяния на верхней поляритонной ветки возрос и касается кривой рассеяния в 1-ый дифракционный максимум. Сейчас мы Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа имеем рассеяние в нулевой и 1-ый порядки дифракции на схожих частотах, это позволяет найти период доменной структуры.


Рис.9. Диапазон параметрического рассеяния в монодоменном Nd:Mg:LiNbO3 .

=47.4o вне кристалла.

Рис.10. Диапазон параметрического рассеяния в полидоменном Nd:Mg:LiNbO3 .

=47.4o вне кристалла.

Рис.11. Диапазон параметрического рассеяния в полидоменном Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа Nd:Mg:LiNbO3 .

=66.2o вне кристалла.


§4. Толщина слоя в полидоменном LiNbO3 .

На рис.13. изображена дисперсия обычного показателя преломления полидоменного кристалла ниобата лития No.2 на верхней поляритонной ветки, которая получена по перестроечным кривым рис.10,11. Эта дисперсия применяется при вычислении волнового вектора оборотной решётки, соответственной доменной структуре кристалла. Потому что при нелинейной дифракции в Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа условие пространственного синхронизма входят четыре волновых вектора, то для этого явления доступна более широкая частотная и угловая область при параметрическом рассеянии, чем для линейной дифракции. Векторная диаграмма этого взаимодействия изображена на рис.12. Волновой вектор оборотной решётки можно получить из уравнений:

(11)

Вектор по порядку величины таковой же, как и Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа волновой вектор поляритона, потому не производится условие пространственного синхронизма для нелинейной дифракции во 2-ой и следующие максимумы. Толщина слоя была получена из уравнений (11) при рассеянии на поляритонах с разными частотами в трёх геометриях =47.4o , 57о , 66.2o . Ее значение составило d=5.6±0.1 мкм.

Рис.12. Векторная диаграмма взаимодействия параметрического

рассеяния и нелинейной дифракции Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа.


Рис.13. Дисперсия обычного показателя преломления полидоменного кристалла ниобата лития, приобретенная в разных геометриях:

l =47.4o вне кристалла.

¦ =66.2o вне кристалла.


Глава 3. Четырёхфотонное рассеяние света на поляритонах.

§1. Обзор эффектов в нецентросимметричных средах.

Случай нецентросимметричной среды является более общим при рассмотрении процессов активной спектроскопии. В кристаллах без центра Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа симметрии в интенсивность сигнала активной спектроскопии комбинационного рассеяния (АСКР) дают вклад как прямые четырёхфотонные процессы, так и каскадные трёхволновые процессы, идущие через промежные возбуждённые состояния. Эти процессы идут на разных нелинейных восприимчивостях: на кубической и квадратичной соответственно. Вследствие когерентности рассеяния разные вклады не суммируются, а интерферируют. Потому они могут Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа приводить к значимым изменениям спектров АСКР: деформации формы полосы и возникновению дублетной структуры[14]. Детально проанализировано явление интерференции трех- и четырехволнового механизма образования рассеянных волн в работе [15].

В работе [2] получено возбуждение поляритонной волны способом четырехфотонной спектроскопии в кристалле GaP. Был определен показатель преломления и коэффициент затухания для 3-х частот поляритонной волны. Но при Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа расчете коэффициента затухания не учитывались расходимости лучей, немонохроматичность возбуждающих накачек, также воздействие длины взаимодействия на ширину полосы рассеяния. Также проводились опыты с возбуждением поверхностных поляритонов в кристалле GaP [16].

При каскадном процессе, состоящем из 2-ух трехволновых взаимодействий, поначалу возбуждается поляритонное состояние с волновым вектором равным действенному возбуждающему, которое может распространяться Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа за границы области возбуждения. Потом на нём рассеивается пробная волна. В связи с этим генерация сигнала может иметь еще огромную нелокальность. В работе [17] исследовались пикосекундные поляритонные возбуждения в хлориде аммония. Поначалу возбуждался поляритон 2-мя накачками, а потом пускался пробный луч со сдвигом в пространстве в направлении распространения поляритона Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа и с задержкой во времени. При всем этом наблюдалось рассеяние на поляритоне вне области его возбуждения. Это позволило измерить групповую скорость поляритона прямым способом, а не через производную . Также было измерено время жизни возбужденного поляритонного состояния.

§2. Прямое четырёхфотонное взаимодействие.

Разглядим стоксову компоненту растерянного излучения (рис.14). Соотношение меж частотами для данного Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа варианта производится в виде:

(12)

где wL -частота пробного излучения, подаваемого на эталон, ws - частота растерянного на поляритоне излучения. При всем этом для наблюдения действенного прямого процесса должно производиться условие пространственного синхронизма:

(13)

Приведем выражение для интенсивности сигнальной волны с частотой ws [18]:

, (14)

IL , I , I -интенсивность волн с Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа частотами wL , w и w , - расстройка волновых векторов, l -длина взаимодействия в кристалле. Численный коэффициент, зависящий от симметрии кристалла, тут и дальше опущен. В эффективную кубическую восприимчивость входят кубические восприимчивости прямого и каскадного процессов: .. В свою очередь восприимчивость прямого процесса делится на резонансную и нерезонансную части: . А именно, резонансная часть кубической Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа восприимчивости в однорезонансном приближении составляет:

, (15)

где - производная чисто электрической поляризуемости в сбалансированном положении ядер, N, M - концентрация и масса ядер соответственно. В последнем выражении , где wph - фононная частота, Г- коэффициент, описывающий затухание (полуширина на полувысоте фононной полосы рассеяния). Резонансная восприимчивость увеличивается при приближении разностной частоты к частоте фонона Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа.

Рис.14. Прямой четырехфотонный процесс.


§3. Каскадные трехволновые процессы.

В четырехфотонные процессы в нецентросимметричных кристаллах заносят собственный вклад каскадные трехволновые процессы (рис.15). В этом случае создается завышенная (по сопоставлению с сбалансированной) населённость поляритонных состояний “разогревающими” лучами с частотами w1 , w2 . Каскадному когерентному рассеянию соответствует личное решение неоднородного волнового уравнения, в правой части Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа которого стоит нелинейная поляризация, возбуждённая “разогревающими” лучами. Не считая соотношений (12) и (13), в этом случае нужно выполнение ещё 1-го условия пространственного синхронизма:

(16)

Рис.15. Каскадный трехволновый процесс.

Таковой процесс является когерентным, так как происходит рассеяние пробной волны конкретно на возбуждении с волновым вектором . Каскадная восприимчивость третьего порядка когерентного процесса Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа задаётся выражением:

(17)

Знаменатель этого выражения показывает на то, что на интенсивность в выражении (14) оказывает влияние еще одна расстройка волновых векторов: . Процессы с возбуждением поляритонного состояния и следующего рассеяния на нем происходят как два трехволновых процесса на квадратичной восприимчивости c(2) [19]. Квадратичная восприимчивость тоже делится на резонансную и нерезонансную части. Нерезонансная составляющая Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа где b- квадратичная поляризуемость, а резонансная составляющая:

(16)

m- дипольный момент молекулы.

Вклады от прямого четырехфотонного процесса, идущего на кубической нелинейности, и от двухступенчатых трехволновых процессов могут быть соизмеримы. Используя различия в критериях фазового синхронизма, можно делить прямые и каскадные процессы.


§4. Экспериментальная установка для наблюдения четырехфотонного рассеяния света на поляритонах Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа.

В большинстве выполненных ранее работ использовалась обычная схема КАРС-спектроскопии, в какой одна из накачек является два раза вырожденной исходя из убеждений процесса четырехволнового смешения, и регистрация сигнала ведется на антистоксовой частоте. В этом случае употреблялся более общий вариант четырехволнового взаимодействия, в каком все волны имеют различные частоты и регится стоксова Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа компонента растерянного излучения. Схема экспериментальной установки приведена на рис.16. Источниками волн возбуждающего излучения с частотами w1 и w2 служат YAG:Nd+3 -лазер и перестраиваемый лазер на кристалле , имеющие длины волн генерации l1 =1,064 мкм и l2 в интервале 1,08-1,22 мкм соответственно и работающие с частотой повторения 1-33 Гц. Накачкой для Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа перестраиваемого лазера на кристалле с центрами расцветки служит излучение основной гармоники YAG:Nd+3 -лазера, прошедшее через YAG:Nd+3 -усилитель и поляризационную призму Глана-Томсона ПГ1. В качестве зондирующей волны употребляется излучение 2-ой гармоники YAG:Nd+3 -лазера (длина волны lL =532 нм), генерируемой удвоителем частоты ГВГ, которое отделяется от излучения основной Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа гармоники с помощью зеркала с селективным по частоте коэффициентом отражения. Благодаря использованию источников близкого ИК спектра для возбуждения поляритонной волны, паразитные засветки, вызванные люминесценцией исследуемой среды под действием их излучения, попадают в ИК спектр, дальний от области регистрации сигнала, лежащей в видимой части диапазона. Нужная поляризация лучей, падающих на Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа кристалл, определяется поляризационными призмами Глана-Томсона ПГ1 и ПГ2. Углы падания лучей накачки на исследуемый кристалл задаются системой зеркал З2-З4. Не считая того, введение в лучи накачек дополнительных фокусирующих линз Л1-Л3 позволяет разнообразить значение плотности мощности накачек в области их взаимодействия и их угловую расходимость. Рассеянное излучение собирается Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа трехлинзовой системой ЛС в плоскости входной щели спектрографа СП, пройдя за ранее через поляризационную призму Глана-Томсона ПГ3, служащую анализатором растерянного излучения и отсекающую прошедшее через эталон О излучение пробной волны.

На выходе спектрографа формировалась двумерная частотно-угловая картина рассеяния. Отклонение луча по горизонтали соответствовало частоте рассеянной волны, по Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа вертикали - углу рассеяния в плоскости волновых векторов накачек. Устройство кассетной части спектрографа позволяет проводить как фотографическую, так и электрическую регистрацию сигнала. В последнем случае приемником сигнала служит ФЭУ2, работающий в аналоговом режиме. Его сигнал через широкополосный усилитель с регулируемым коэффициентом передачи поступает в быстродействующий стробируемый АЦП интегрирующего типа, входящий в Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа состав крейта КАМАК и дальше в управляющую ЭВМ типа IBM PC/AT. Управляющая ЭВМ средством блоков, входящих в состав крейта КАМАК, производит синхронизацию и управление работой отдельных узлов установки. В реальном варианте установки, при фотоэлектронной регистрации диапазона, ФЭУ был неподвижен, и перед ним была помещена щель переменной ширины Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа с микрометрическим винтом. Сканирование диапазона по частоте производилось методом поворота призменной части спектрографа шаговым движком ШД1. Другой движок ШД2 служит для поворота кристалла в плоскости, содержащей все лучи накачек, что дает возможность изменять расстройку фазового синхронизма в образчике. Дополнительный фотоприемник ФЭУ1 служит для контроля мощности накачки. Внедрение прерывателя Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа пробного луча ПЛ позволяет автоматом вычитать фон, связанный с засветкой фотоприемника излучением суммарной частоты 2-ух инфракрасных лазеров. Оптическая схема установки нацелена на регистрацию стоксовой составляющие растерянного излучения. Это позволяет просто перебегать от наблюдения спонтанного трехфотонного рассеяния света на поляритонах к наблюдению рассеяния на когерентно возбужденных состояниях среды обычным включением ИК накачек Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа, так как в обоих случаях рассеянное излучение лежит в одном частотно-угловом интервале.


Глава 4. Исследование черт кристаллов способом активной спектроскопии.

Четырехволновое рассеяние света возбуждалось в кристаллах ниобата лития, легированных магнием Mg:LiNbO3 c концентрацией примеси Мg 0.68масс.% и 0.79масс.% (кристаллы No.4,5). Данные по показателям преломления в видимой и Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа ближней ИК области для кристалла No.4 были получены методом интерполяции данных для кристаллов No.3,5. В опыте возбуждался поляритон в округах частот 541см-1 , 550см-1 , 558.5см-1 , 560см-1 . Для этого для каждого избранного значения частоты поляритона wP устанавливается частота генерации перестраиваемого лазера w2 в согласовании со вторым уравнением из (12). Потом лучи ИК накачек Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа направлялись на кристалл под фиксированными углами q1 и q2 к направлению распространения зондирующей накачки. Дальше измерялась зависимость интенсивности сигнала на частоте wS =wL -w1 +w2 от угла поворота кристалла a в плоскости волновых векторов накачек.

Спектральные ширины линий накачек составляли примерно 1см-1 для излучения основной и 2-ой гармоник YAG Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа:Nd+3 -лазера и менее 6см-1 для перестраиваемого лазера. Ширины линий рождавшегося сигнального излучения вполне соответствовали частотной структуре накачек. Пиковая мощность накачек на входе в кристалл: пробной волны ~0.25 Мвт, первого возбуждающего луча ~0.05 Мвт, второго возбуждающего луча ~0.01 Мвт. В опыте использовались накачки с частотами wL и w1 с необычной поляризацией Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа, излучение перестраиваемого -лазера имело обычную поляризацию. Величина интенсивности сигнала четырехфотонного рассеяния при четкой настройке углового синхронизма значительно - практически на 4 порядка - превосходила интенсивность спонтанного трехволнового рассеяния. При всем этом сигнал спонтанного рассеяния собирался со всей длины эталона ~1 см, а сигнал четырехфотонного рассеяния - только с области скрещения лучей накачек Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа длиной ~0,5-1мм.

Для каждой фиксированной сигнальной (а, означает, и поляритонной) частоты область решений критерий четкого синхронизма в пространстве углов a, q1 и q2 представляет собой участок кривой. С учетом вероятной расстройки синхронизма эта кривая должна размываться. Для каждой разности частот w1 -w2 =wP была проведена серия измерений формы полосы Is (a Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа), в какой обоюдная ориентация зондирующей волны и одной из ИК накачек оставалась неизменной на входе кристалла, а угол падения другой ИК накачки изменялся от постанова к постанову. Обычный вид отдельной формы полосы рассеяния приведен на рис.17. На нижней оси абсцисс отложена расстройка пространственного синхронизма прямого процесса, на Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа верхней оси абсцисс отложен угол поворота кристалла. Линия рассеяния имеет один ярко выраженный максимум с угловой шириной порядка 0.50 , в единицах волновых расстроек - 600 см-1 . Но, по ширине этой полосы нельзя найти величину поглощения, потому что существенна расходимость лучей. Было испытано, что при уменьшении расходимости первого возбуждающего луча миниатюризируется ширина полосы рассеяния. Также Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа в интенсивность сигнала складывается рассеяние на примыкающих частотах с определенной расстройкой, потому что возбуждается поляритон с частотной шириной порядка 5 см-1 . Любая серия схожих измерений формы полосы Is (a), снятая при фиксированном угле q2 и переменном угле q1 , представляла собой рассредотачивание Is (a,q1 ).

На верхнем графике рис.18 на плоскости координат Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа угол поворота кристалла a - угол падения ИК волны q1 представлены результаты измерений для одной серии, в рамках которой сохранялись неизменными угол падения q2 =410 и центральная частота генерации w2 перестраиваемого ИК лазера, при которой возбуждается поляритон на частоте np =541 см-1 . Точками отмечены положения максимумов экспериментально наблюдавшихся кривых Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа Is (a). Размер вертикальных штрихов соответствует ширинам максимумов. На нижнем графике рис.18 представлена интенсивность растерянного излучения в максимуме при каждом положении угла q1 . При прохождении этой серии измерений при углах заведения первого “разогревающего” луча q1 =600 -680 , поочередно возбуждался поляритон на частотах np =539-543 см-1 . Наблюдалось повышение интенсивности рассеянной волны при q1 =640 -650 , потому что Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа интенсивность второго “разогревающего” луча имеет максимум на частоте, соответственной частоте поляритона np =541 см-1 . Зная обоюдную ориентацию и длины волновых векторов , можно найти из уравнений (13) и (16) длину волнового вектора и показатель преломления поляритона. Основную ошибку в точность измерения показателя преломления заносит ширина полосы генерации перестраемого лазера.

На графиках Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа рис.19 представлены результаты серии измерений для угла q2 =29.50 и центральной частоты генерации w2 перестраиваемого ИК лазера, при которой возбуждается поляритон на частоте np =550 см-1 . В этом случае наблюдается наибольшая интенсивность сигнальной волны при угле q1 =570 , это гласит о том, что при всем этом угле возбуждается поляритон на частоте np =550 см-1 . На Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа рис.20 представлены перестроечные кривые серии измерений для 2-ух кристаллов с концентрацией примеси магния 0.68масс.% и 0.79масс.% для угла q2 =18.50 . При всем этом возбуждается поляритон в округи частоты np =560 см-1 . Разумеется отличие в перестроечных кривых и в положении максимума интенсивности рассеянной волны для 2-ух кристаллов. На рис.21 представлена перестроечная кривая Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа серии измерений для кристалла с концентрацией примеси магния 0.41масс.% для угла q2 =00 . Этот кристалл имеет хорошее от 2-ух прошлых кристаллов направление оси Z, потому нужны другие значения углов заведения лучей, чтоб возбудить такую же частоту поляритона. Аналогично можно найти показатель преломления поляритона для этих 3-х образцов кристаллов на частоте np Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа =560 см-1 .

Приобретенные при помощи четырехволновой методики значения обычного показателя преломления на частоте 560 см-1 для кристаллов с различной концентрацией магния равны: no (0.41масс.%Mg)=6.53, no (0.68масс.%Mg)=6.37, no (0.79масс.%Mg)=6.2. Основную долю в погрешность измерения no заносит точность измерения частоты перестраемого лазера и частотная ширина его генерации. Но, при Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа фиксированной частоте поляритона точность измерения частоты перестраемого лазера на ошибку величины конфигурации показателя преломления не оказывает влияние. Потому в этом случае ошибка измерения конфигурации показателя преломления зависимо от концентрации примеси не превосходит ±0.02. Таким макаром, мы можем сказать, что на верхнем фононном поляритоне проявляется подобная зависимость, как и в видимом спектре Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа: при увеличении концентрации примеси показатель преломления падает.


Рис.17. Форма полосы рассеяния при повороте кристалла.


Рис.18. Перестроечная кривая a(q1 ) и интенсивность растерянного излучения I(q1 ) при угле падения q2 =410 и возбуждении поляритона в округи частоты np =541см-1 для кристалла ниобата лития с концентрацией примеси магния 0.68масс Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа.%.

Рис.19. Перестроечная кривая a(q1 ) и интенсивность растерянного излучения I(q1 ) при угле падения q2 =29,50 и возбуждении поляритона в округи частоты np =550 см-1 для кристалла ниобата лития с концентрацией примеси магния 0.68масс.%.


Рис.20. Перестроечная кривая a(q1 ) и интенсивность растерянного излучения I(q1 ) при угле падения q2 =18,50 и возбуждении поляритона Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа в округи частоты np =560 см-1 для кристаллов ниобата лития с концентрацией примеси магния:

0.68масс.% l; 0.79масс.% n.


Рис.21. Перестроечная кривая a(q1 ) и интенсивность растерянного излучения I(q1 ) при угле падения q2 =00 и возбуждении поляритона в округи частоты np =560см-1 для кристалла ниобата лития с концентрацией примеси магния 0.41масс.%.

Рис Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа.22. Дисперсия поляритонов, измеренная по трехволновой и четырехволновой методике для кристаллов ниобата лития с концентрацией примеси магния:

0.41масс.% s; 0.68масс.% l; 0.79масс.% Ž.

.


Заключение.

В работе исследовались кристаллы ниобата лития с различной концентрацией магния. При всем этом использовались способ спонтанного параметрического рассеяния и четырехволновое смешение.

1. Получены зависимости характеристик преломления в видимом Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа и ближнем инфракрасном спектре от концентрации примеси магния. Концентрация примеси магния изменялась в границах 0-1%.

2. Найдено аномальное поведение необычного показателя преломления в полидоменном кристалле.

3. Наблюдалась нелинейная дифракция при спонтанном параметрическом рассеянии в полидоменном кристалле. Определен период доменной структуры в полидоменном кристалле способом СПР.

4. Получены дисперсии обычного показателя преломления на поляритонных Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа частотах для кристаллов с различной концентрацией примеси способом СПР. Но, этот способ не позволил найти отличия дисперсионных черт кристаллов в далекой инфракрасной области.

5. Измерен обычный показатель преломления на поляритоне фонона 580 см-1 для 3-х концентраций примеси магния способом четырехволнового смешения. Этот способ дает еще огромную точность, что позволило найти Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа разницу в показателе преломления для кристаллов с различной концентрацией примеси магния.

6. Разработана методика четырехволнового смешения на когерентно возбуждаемых поляритонах.


Перечень литературы.

1. Д.Н.Клышко. Фотоны и нелинейная оптика, Наука, М., 1980 г.

2. J.P.Coffinet and F. De Martini. Phys.Rev.Lett. vol.22, №2, pp.60-64 (1969).

3. Д.Н.Клышко. Письма в ЖЭТФ, 6, 490, 1967.

4. Д.Н Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа.Клышко, В.Ф.Куцов, А.Н.Пенин, Б.Ф.Полковников. ЖЭТФ, 62,

1846, 1972.

5. Ф.Цернике, Д.Мидвинтер. ”Прикладная нелинейная оптика”. “Мир”; М.; 1976.

6. А.Л.Александровский, Г.Х.Китаева, С.П.Кулик, А.Н.Пенин. “Нелинейная дифракция при параметрическом рассеянии света”.ЖЭТФ, 63, 613-615, 1986.

7. А.Л.Александровский, П.Посмыкевич, И.А Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа.Яковлев. ФТТ, 25, 1199, 1983.

8. A.L.Aleksandrovski, I.I.Naumova, V.V.Tarasenko. Ferroelectrics, 141, 147-152, 1993.

9. А.Л.Александровский, О.А.Глико, И.И.Наумова, В.И.Прялкин. “Линейная и нелинейная дифракционные решетки в монокристаллах ниобата лития с повторяющейся доменной структурой”. Квантовая электроника, т.23, №7, с. 1-3, 1996.

10. А.Л.Александровский, Г.И.Ершова, Г.Х.Китаева, С Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа.П.Кулик, И.И.Наумова, В.В. Тарасенко.”Дисперсия характеристик преломления в кристаллах LiNbO3 :Mg и LiNbO3 :Y”. Квантовая электроника, 18, 254-256, фев., 1991.

11. Г.М.Георгиев, Г.Х.Китаева, А.Г.Михайловский, А.Н.Пенин, Н.М.Рубинина. Физ. Тверд. Тела (Ленинград), 16, 3524, 1974.

12. Д.Н.Клышко, А.Н.Пенин, Б Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа.Ф.Поливанов. “Параметрическая люминисценция и рассеяние света на поляритонах”. Письма в ЖЭТФ, 2, 11-14, 1970.

13. Winter F.X, Claus R. Optic Communication, 6, 22-25, 1972.

14. Ю.Н.Поливанов, А.Т.Суходольский. “Наблюдение интерференции прямых и каскадных процессов при активной спектроскопии поляритонов”. Письма в ЖЭТФ, 25, 240-244, 1977.

15. В.Л.Стрижевский, Ю.Н.Яшкир. . Квантовая электроника, т.2, №5, стр.995, 1975.

16. F.DeMartini, G.Giuliani Трех- и четырехволновое рассеяние света на поляритонах в кристаллах ниобата лития с примесями - курсовая работа, P.Mataloni, E.Palange and Y.R.Shen. Phys.Rev.Lett. vol.37, №7, pp.440-443, 1976.

17. G.M.Gale, F.Vallee, and C.Flitzanis. Phys.Rev.Lett. vol.57, №15, pp.1867-1870, 1986.

18. Ахманов С.А., Коротеев Н.И. “Способы нелинейной оптики в спектроскопии рассеяния света”. с. 38, 1981.

19. Д.Н.Клышко. Квантовая электроника, т. 2, 2, c. 265-271,1974.


trening-kompetentnost-v-obshenii-s-protivopolozhnim-polom.html
trening-obuchenie-i-opit.html
trening-po-razvitiyu-samodisciplini.html