第十一章 光學相位共軛

1、第十一章 四波混頻相位共軛簡介1 光學相位共軛鏡畸變板原像板視屏信號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波前畸變。（a）波前畸變了的像；（b）波前畸變修復了的反射像；（c）相位共軛鏡失調(diào)時的反射像。自泵浦相位共軛鏡2 光學相位共軛波設原光波電場為 （11-1） 定義其背向相位共軛波的電場為 （11-2）容易看出 （11-3）共軛波原光波所以，有時將相位共軛波稱為時間反演波。注意兩個波含時因子的系數(shù)。原光波：共軛波：可見它們的相位是復共軛的。相位共軛波的名稱就是由此而來的。3 廣義相位共軛波 廣義相位共

2、軛波定義為 （11-4） (原光波) （11-1）(共軛波)這個波不是（11-1）的時間反演波。但它與（11-1）是時間平移伸縮對稱的。在空間折射率分布緩變的情況下，這個波也能補償信號波的波前畸變。4 獲得相位共軛波 的基本原則 根據(jù)前面的討論，共軛波的電場與原光波的電場是同向的。即。在作用下，電流密度為 （11-5）因為當，所以 （11-6）而在的作用下，電流密度應為（11-5）式的時間反演。物理上，時間反演要求電流密度矢量反向，但且兩者大小一樣，這就要求 或 與（11-6）比較，即知在時間反演操作下，。另一方面，對各向同性，非磁性介質(zhì)，我們已導出（對原光波）（11-7）作時間反演操作：，得

3、到（注：必須遠離共振區(qū)才有時間反演不變性，否則，情況將變得十分復雜） 或 （11-8）即相位共軛波和原光波滿足同一個微分方程。注意和的振幅可相差一個任意的復常數(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）得到的一個解，它在邊界上（處） ，則必是 的相位共軛波。這是由電磁場方程解的唯一性定理所決定的。5四波混頻相位共軛 這里只討論簡并四波混頻相位共軛。 L0z （11-11）（11-12）假定：（1）泵浦光低損耗，但有線性吸收 （2）相位失配，無三次諧波 （3）小信號近似：由四波耦合方程 及上面的條件，我們還原(分母有一個c被約去)得到如下

4、方程 注意，取，則；，所以上方程可化為 （11-13）設都遠離共振吸收區(qū)，所有都為實數(shù)， （） （） 這時，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（11-19）第一式兩邊求導數(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）（必須>0 才存在相位共軛波，否則，當時解有限的要求必使）。因為 我們要的就是所以只要將求出就行了。邊界條件由（11-23），有 （11-25）解得 （

5、11-26）對（11-23）求導得 利用（11-19）第一式，上式變成 時 （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， （11-34）這與不考慮克爾效應的結果是一樣的。時，。這稱之為振蕩。相位共軛皮秒光脈沖的直接觀察和記錄(1993)實驗結果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。讀出過程7. 四波混頻相位共軛和實時全息類比8四波混頻相位共軛的應用記錄過程（1） 測（通過測相位共軛反射率R） （2）光譜應用 i