Bài thuyết trình Sự phát sóng hài bậc 2 nêu lên hiệu ứng quang học phi tuyến, phương trình sóng phi tuyến, lý thuyết tán xạ của quang phi tuyến, hiệu ứng quang phi tuyến bậc 2, sự điều biến quang và một số nội dung khác.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài thuyết trình Sự phát sóng hài bậc 2
- Giảng viên hướng dẫn: TS. Lê Thị Quỳnh Anh
Sinh viên thực hiện: Đoàn Quốc Huy (0513078)
Nguyễn Thanh Hoàng (0513075)
- Hiệu ứng quang học phi tuyến
Nguyên lý
LỊCH SỬ QUANG HỌC chồng chất:
n
E Ei
i 1
Tất cả các môi trƣờng quang Tại I lớn, môi
học đều là tuyến tính. trƣờng thể hiện tính
chất phi tuyến.
n: chiết suất n, α ¢ I n, α Є I
môi trƣờng
α: hệ số hấp
thu
Nguyên lý chồng chất Nguyên lý chồng chất
λ = const λ ≠ const
λ1 ←0→ λ2: ánh sáng không λ1↔ λ2: ánh sáng I: cƣờng độ
thể điều khiển ánh sáng. điều khiển ánh sáng. á.sáng
… λ: bƣớc
sóng á.sáng
1960
QUANG TUYẾN TÍNH QUANG PHI TUYẾN
- Tính chất của
môi trƣờng thông
TÍNH TUYẾN TÍNH qua việc ánh sáng
lan truyền hơn
TÍNH PHI TUYẾN là tính chất
của ánh sáng
Không gian
tự do
Ánh Ánh
sáng sáng
Môi trƣờng
Trƣờng quang
học khác
Trƣờng tác động Môi trƣờng
- Độ phân cực môi trƣờng
Chất điện môi khi chƣa có N
P pl 0
trƣờng ngoài tác động i 1 QUANG TUYẾN TÍNH
-q q E nhỏ, ai (i >2) ≈ 0
- +
P tuyến tính với E
pl q.l
Moment dipole
P a1 E
Độ phân cực môi trƣờng
Chất điện môi khi có N N
1 1 1
trƣờng ngoài tác động P pl f E P ai E i a1E a2 E 2 a3 E 3 ...
i 1 i 1 i! 2 6
E
diP
ai : Đạo hàm cấp i của P theo E
dEi E = 0
χ: độ tự
cảm; 2d, QUANG PHI TUYẾN
ε0: hằng số
4χ(3): các E lớn, ai (1 ≤ i ≤3) có giá
hệ số phi
điện môi tuyến
trị đáng kể, ai (i > 3) ≈ 0
của không Thay: bậc 2, 3
gian tự do 1 3 1
0 a1; d a2 ; a3 1 1
2 24 P a1E a2 E 2 a3 E 3
2 6
P 0 E 2dE2 4 3
E3
- Phƣơng trình sóng phi tuyến
PHƢƠNG TRÌNH SÓNG
Ánh sáng
Phƣơng trình Maxwell trong
môi trƣờng điện môi đồng nhất
2 2
2 1 E P
E o
co2 t2 t2
P 0 E 2dE2 4 3
E3 0 E PNL
Số hạng E’ đóng vai trò nhƣ một nguồn
n2 1 phát bức xạ trong một môi trƣờng tuyến 2 2
1 E
THAY 1 tính chiết suất n. E E ' Phƣơng trình
co PNL = fpt(E) và E’ = fpt(E) là co2 t 2
sóng trong
o o
phƣơng trình đạo hàm riêng phi tuyến 2 môi trƣờng
PNL
theo E Gần đúng Born E' phi tuyến
co o
t2
c 2 cách giải
(the Born approximation)
n Lý thuyết sóng cặp (A couple wave theory)
gần đúng
- Lý thuyết tán xạ của Quang phi tuyến:
Trƣờng quang Gần đúng Born
học Eo Trƣờng phát
Môi trƣờng xạ E1
Eo → Môi trƣờng phi tuyến → E’(Eo) → E1
phi tuyến E1 → Môi trƣờng phi tuyến → E’(E1) → E2
…
En → Môi trƣờng phi tuyến → E’(En) → En+1
Nguồn phát
xạ E’(Eo)
Trƣờng tới bị tán xạ bởi môi trƣờng
Quá trình tán xạ Ánh sáng tán xạ đƣợc xác định từ ánh sáng tới
thông qua 2 bƣớc:
2
PNL Trƣờng tới Eo đƣợc dùng để xác định độ
E' o phân cực phi tuyến PNL Xác định nguồn
t2 phát xạ E’.
Trƣờng phát xạ/tán xạ E1 xác định từ nguồn
phát xạ bằng cách tổng hợp các sóng cầu
phát ra từ các nguồn điểm khác nhau.
- Hiệu ứng quang phi tuyến bậc 2
Khảo sát các tính chất quang của môi trƣờng phi tuyến
và bỏ qua các số hạng phi tuyến lớn hơn bậc 2.
PNL 2dE 2 4 3
E3
Sự phát sóng hài bậc 2
Môi trƣờng
Liên hệ giữa
Điện trƣờng điều hòa phi tuyến
tần số góc
Biểu thức điện trƣờng:
tần số góc ω và bƣớc sóng
Et Re E exp j t
2 co
o E(ω): biên độ phức
Trong đó: Độ phân cực phi tuyến:
P PNL 0 dE E*
PNL PNL 0 Re PNL 2 exp j 2 t
PNL 2 dE E
E PNL(t) t dc t t
Sóng hài bậc 2
E(t) Độ phân cực phi tuyến PNL(t) tạo bởi 2 thành phẩn:
t Sóng hài bậc 2 tần số 2ω và thành phần cố định (dc)
- Thành phần
PNL PNL 0 Re PNL 2 exp j 2 t tần số 2ω
Nguồn phát E’(t)
PNL 0 dE E* 2
PNL Biên độ phức
E' t o
PNL 2 dE E t2 S2 4 o
2
dE E
2
E
Gọi I là cƣờng độ của trƣờng sóng tới: I Cƣờng độ sóng hài bậc 2
2 phát ra:
o
: trở kháng của môi trƣờng 2
n I '~ S 2 ~ 4
d 2I 2
1/ 2
o
o
377 : trở kháng của không gian tự do
o Trong đó:
P
Hiệu suất phát sóng hài bậc 2 ~ I P: công suất tới
A
A: diện tích tiết diện nhận sóng
P max Sóng tới có công suất lớn nhất và tập trung vào
A min một điểm nhỏ nhất trong môi trƣờng phi tuyến.
Laser Ruby Laser Nd3+YAG
694nm (đỏ) 1.06μm (IR) 530nm 780nm (IR)
ω 2ω ω (lục) ω
347nm 2ω 2ω
Tinh thể KDP (UV) Sợi quang silica pha tạp Ge-&P- 390nm (tím)
- Sự điều biến quang (Optical Rectification)
Thành phần PNL(0) tƣơng ứng với độ
PNL PNL 0 Re PNL 2 exp j 2 t phân cực cố định (không thay đổi theo
thời gian)
Tụ điện
Điện thế DC
Phát sinh điện thế DC
Môi trƣờng
phi tuyến
Sự điều biến quang
Thí dụ: Một trƣờng quang học dạng Một phần năng lƣợng quang tới
xung có công suất vài MW sản sinh môi trƣờng phi tuyến chuyển sang
ra một điện thế vài trăm μV. năng lƣợng điện DC
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
