第十一章光學(xué)相位共軛

1、第十一章 四波混頻相位共軛簡(jiǎn)介1 光學(xué)相位共軛鏡畸變板原像板視屏信號(hào)光共軛光畸變板原像板自泵浦相位共軛鏡（或受激布里淵散射相位共軛鏡）信號(hào)光共軛光泵浦光泵浦光四波混頻相位共軛鏡四波混頻相位共軛鏡修復(fù)波前畸變。（a）波前畸變了的像；（b）波前畸變修復(fù)了的反射像；（c）相位共軛鏡失調(diào)時(shí)的反射像。自泵浦相位共軛鏡2 光學(xué)相位共軛波設(shè)原光波電場(chǎng)為 （11-1） 定義其背向相位共軛波的電場(chǎng)為 （11-2）容易看出 （11-3）共軛波原光波所以，有時(shí)將相位共軛波稱為時(shí)間反演波。注意兩個(gè)波含時(shí)因子的系數(shù)。原光波：共軛波：可見它們的相位是復(fù)共軛的。相位共軛波的名稱就是由此而來(lái)的。3 廣義相位共軛波 廣義相位共

2、軛波定義為（11-4） (原光波)(共軛波)這里。這個(gè)波不是（11-1）的時(shí)間反演波。但它與（11-1）是時(shí)間平移伸縮對(duì)稱的。在空間折射率分布緩變的情況下，這個(gè)波也能補(bǔ)償信號(hào)波的波前畸變。4 獲得相位共軛波 的基本原則 根據(jù)前面的討論，共軛波的電場(chǎng)與原光波的電場(chǎng)是同向的。即。在作用下，電流密度為 （11-5）而在的作用下，電流密度應(yīng)為上式的時(shí)間反演。因?yàn)楫?dāng)，所以 （11-6）物理上，時(shí)間反演要求電流密度矢量反向，但，這就要求 即在時(shí)間反演操作下，。另一方面，對(duì)各向同性，非磁性介質(zhì)，我們已導(dǎo)出（對(duì)原光波）（11-7）作時(shí)間反演操作：，得到（注：必須遠(yuǎn)離共振區(qū)才有時(shí)間反演不變性，否則，情況將變得十

3、分復(fù)雜） 或 （11-8）即相位共軛波和原光波滿足同一個(gè)微分方程。注意和的振幅可相差一個(gè)任意的復(fù)常數(shù)因子。原光波： （11-9）共軛波： （11-9）在處， （11-10）所以，如果從方程（11-8）得到的一個(gè)解，它在邊界上（處） ，則必是 的相位共軛波。這是由電磁場(chǎng)方程解的唯一性定理所決定的。5四波混頻相位共軛 這里只討論簡(jiǎn)并四波混頻相位共軛。 （11-11）（11-12）假定：（1）泵浦光低損耗，但有線性吸收 （2）相位失配，無(wú)三次諧波 （3）小信號(hào)近似：由四波耦合方程 及上面的條件，我們還原得到如下方程 注意，取，則；，所以上方程可化為 （11-13）設(shè)都遠(yuǎn)離共振吸收區(qū)，所有都為實(shí)數(shù)，

4、（） （） 這時(shí)，記其為；因，再記 （11-13）變成 （11-15）注意，由上面條件（1） 令 這樣 （11-16）代入（11-15）得（11-17）或 （11-18）再令，上式化為 （11-19）先對(duì)（11-19）第一式求導(dǎo)數(shù)再利用第二式和第一式 （11-20）或 （11-21）解得本征值 （11-22）所以 （11-23） （11-24）因?yàn)?所以只要將求出就行了。邊界條件由（11-23），有 （11-25）解得 （11-26）對(duì)（11-23）求導(dǎo)得 利用（11-19）第一式，上式變成 時(shí) （11-27）將（11-26）代入之，得 解得 （11-28）由（11-26）式 （11-29）所以（注意） （11-30） （11-31）可見 我們已經(jīng)獲得了廣義相位共軛波。 定義相位共軛反射率 （11-32）所以 （11-33）時(shí)， （11-34）這與不考慮克爾效應(yīng)的結(jié)果是一樣的。時(shí)，。這稱之為振蕩。6 獲得相位共軛波的方法除了以上所講的以外，還有：背向受激拉曼散射、背向受激布里淵散射、光子回波和光折變自泵等。7. 四波混頻相位共軛和實(shí)時(shí)全息類比8四波混頻相位共軛的應(yīng)用（1） 測(cè)（通過(guò)測(cè)相位共軛反射率R） （2）光譜應(yīng)用 i.介質(zhì)躍遷自然